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Lequel parmi les choix suivants n’est pas une propriété des métaux résultant de liaisons métalliques ? (A) bonne conduction de la chaleur, (B) bonne conduction de l’électricité, (C) faible densité, (D) points de fusion et d’ébullition élevés, (E) malléabilité et ductilité.
Dans cette question, nous voulons déterminer quel choix ne constitue pas une propriété du réseau par liaisons métalliques. Voyons d’abord ce qu’est une liaison métallique.
Les métaux se forment lorsque les électrons de valence des atomes d’un métal se dissocient efficacement des atomes parents du métal. Les atomes de métal se transforment en ions chargés positivement lorsque leurs électrons de valence se regroupent et forment une mer d’électrons. Nous disons que ces électrons sont délocalisés, car ils sont libres de leurs atomes parents. Une liaison métallique est une force d’attraction électrostatique intense entre les ions chargés positivement et les électrons de valence délocalisés chargés négativement.
Les métaux ont des propriétés caractéristiques en raison de ces forces d’attraction entre leurs cations métalliques et leur mer d’électrons délocalisés. Les métaux ont tendance à avoir des points de fusion et d’ébullition élevés en raison des forces de liaison métallique. Il faut beaucoup d’énergie thermique pour vaincre les forces d’attraction entre les cations métalliques et les électrons délocalisés et pour modifier leur état physique. Presque tous les métaux purs sont solides à température ambiante, mais le mercure est une exception notable. Nous pouvons exclure le choix de réponse (D), des points de fusion et d’ébullition élevés, car il s’agit d’une propriété des métaux et on nous demande de déterminer celui qui n’est pas une propriété des métaux.
Les électrons délocalisés dans les métaux sont très mobiles et peuvent passer de la borne négative d’un circuit électrique à sa borne positive. Ainsi, les métaux ont tendance à être de bons conducteurs d’électricité. Et nous pouvons donc voir que la réponse (B), une bonne conduction de l’électricité, n’est pas une réponse.
Les métaux ont également tendance à être de bons conducteurs d’énergie thermique. Les cations vibrent et transfèrent l’énergie thermique relativement lentement, tandis que les électrons délocalisés transfèrent l’énergie thermique plus vite puisqu’ils se déplacent rapidement entre les cations métalliques. Nous pouvons exclure le choix de réponse (A), une bonne conduction de la chaleur, car c’est une propriété des métaux.
Les liaisons métalliques fortes entraînent un empilement dense dans les métaux. Les cations sont maintenus proches les uns des autres grâce à la mer d’électrons délocalisés. Ainsi, lorsqu’ils sont étirés ou martelés, la mer d’électrons délocalisés change de forme alors qu’une couche de cations glisse sur une autre. Et c’est pourquoi les métaux sont malléables et ductiles. Nous pouvons donc exclure le choix de réponse (E), la malléabilité et la ductilité.
Il nous reste le choix de réponse (C), une faible densité. Et cela a du sens. Nous avons vu que les cations dans les métaux sont empilés de façon dense. Et en effet, les métaux en général ont une densité élevée.
Alors, lequel parmi les choix suivants n’est pas une propriété des métaux résultant de liaisons métalliques ? La réponse est (C) une faible densité.
