I legami metallici sono i legami chimici che tengono insieme gli atomi nei metalli. Differiscono dai legami covalenti e ionici perché gli elettroni nel legame metallico sono delocalizzati, cioè non sono condivisi solo tra due atomi. Invece, gli elettroni nei legami metallici fluttuano liberamente attraverso il reticolo dei nuclei metallici. Questo tipo di legame conferisce ai metalli molte proprietà materiali uniche, tra cui un’eccellente conduttività termica ed elettrica, alti punti di fusione e malleabilità.
Nella maggior parte dei metalli, gli atomi sono ammassati insieme in modo che ogni atomo tocchi diversi altri atomi, creando un reticolo. Gli elettroni di ciascun atomo sono condivisi negli orbitali degli atomi circostanti. Ciò consente agli elettroni di migrare attraverso il reticolo lontano dai loro atomi genitori, che quindi accettano nuovi elettroni.
Gli atomi di metallo nella struttura reticolare sono sempre atomi completi, non ioni. Sebbene i loro nuclei carichi positivamente attirino gli elettroni, tecnicamente non diventano mai ioni, perché non perdono elettroni. Per ogni elettrone che è attratto da un diverso atomo nella struttura, un nuovo elettrone prende il suo posto nell’orbitale originale.
A seconda del tipo di metallo e dell’organizzazione della sua struttura reticolare, i legami metallici possono variare in forza. Gli atomi ravvicinati creeranno legami metallici più forti rispetto agli atomi meno ravvicinati. I metalli con un numero maggiore di elettroni saranno anche più forti di quelli con un mare di elettroni meno popolato. Più forte è il legame metallico, maggiore sarà il punto di fusione del metallo.
Il legame metallico conferisce inoltre ai metalli un’eccellente conduttività. Questo perché gli elettroni delocalizzati possono muoversi liberamente attraverso il reticolo metallico, trasportando rapidamente energia sotto forma di calore o elettricità. Alcuni metalli hanno configurazioni elettroniche che li rendono conduttori particolarmente buoni: i loro elettroni sono facilmente trasferibili da un atomo all’altro. Il rame è uno dei migliori conduttori ed è spesso utilizzato nei cablaggi e in altre applicazioni elettriche grazie al suo basso costo.
Forse uno dei maggiori vantaggi che i metalli hanno nella scienza dei materiali è la loro capacità di essere modellati in forme o fili sottili. La malleabilità del metallo è dovuta al legame metallico. Quando viene applicata una forza, il metallo può deformarsi senza frantumarsi perché gli elettroni delocalizzati si trasferiscono ad altri atomi, consentendo agli atomi di rotolare l’uno sull’altro senza una forte repulsione. Ad esempio, è utile immaginare di abbassare un blocco di cemento in una fossa di palline di gomma: le palline non si rompono, si riorganizzano semplicemente. Il legame metallico consente al solido metallico di riorganizzarsi in modo analogo.