La liaison métallique

Les métaux ont de nombreuses spécificités. Ils sont bons pour conduire la chaleur. Ils sont bons pour conduire le courant électrique. Ils peuvent être courbés et façonnés, sans se fendre et presque tous les métaux sont lourds et durs, et ils peuvent atteindre des températures élevées sans fondre. Qu'est-ce qui rend les métaux si spéciaux?

C'est la façon dont les atomes s'organisent dans les métaux. Tous les éléments sont constitués d'atomes. Et tous les atomes sont construits de la même manière: Ils ont un noyau au milieu et des électrons autour du noyau. Il existe cependant une différence entre les atomes de métal et les atomes d'autres éléments. Les éléments qui ne sont pas des métaux - non-métaux - ont des atomes qui veulent obtenir plus d'électrons.

Ils peuvent les obtenir en formant des liens entre eux. Ces liaisons sont faites d'électrons qui sont partagés entre les atomes. Les électrons dans ces liaisons restent avec les atomes qui sont liés ensemble. On dit que les électrons sont liés ou localisés. Dans les métaux, c'est exactement le contraire.

Les atomes de métal veulent se débarrasser de certains de leurs électrons. Et comme tous les atomes veulent donner des électrons, et qu'aucun d'eux ne veut en prendre, les électrons deviennent libres. Les électrons libres ne restent pas avec un atome particulier, mais peuvent se déplacer partout dans le matériau. On dit que ces électrons sont délocalisés. Dans certains types de métaux, un seul électron est libéré de chaque atome.

Dans d'autres métaux, deux ou trois électrons de chaque atome deviennent délocalisés. Lorsque les atomes libèrent des électrons, ils deviennent des ions chargés positivement. Donc tous les métaux sont constitués d'ions positifs dans une "mer" d'électrons négatifs. La mer négative des électrons fonctionne comme une colle, qui lie les ions positifs ensemble. C'est ce qu'on appelle la liaison métallique.

La liaison métallique peut devenir très forte, en rapprochant les ions les uns des autres. C'est pourquoi la plupart des métaux sont des substances aussi dures et lourdes, avec des points de fusion élevés. Maintenant, regarde ce qui se passe quand on tente de changer la forme du métal! Au fur et à mesure que les atomes se déplacent, la mer d'électrons suit leur mouvement. Les électrons s'adaptent à la nouvelle forme et maintiennent les ions ensemble.

C'est ce qui rend les métaux malléables. Quand on chauffe un côté d'un métal, la mer des électrons aide la chaleur à se répandre dans tout le matériau. La chaleur est transférée rapidement par ces électrons libres, si bien que tout le métal se réchauffe. C'est ce qui fait que les métaux sont de bons conducteurs thermiques. Et si on connecte le métal à une source d'électricité, telle qu'une pile, tous ses électrons libres peuvent circuler dans le métal.

Voilà pourquoi tous les métaux sont de bons conducteurs électriques. Les atomes de métal veulent perdre certains de leurs électrons. Ça forme une "mer" d'électrons délocalisés. Et c'est cette mer d'électrons qui donne aux métaux leurs spécificités: duretés, malléabilités, points de fusion élevés, bonne conductivité de la chaleur et de l'électricité.