Les liaisons métalliques sont les liaisons chimiques qui maintiennent les atomes ensemble dans les métaux. Ils diffèrent des liaisons covalentes et ioniques car les électrons de la liaison métallique sont délocalisés, c’est-à-dire qu’ils ne sont pas partagés entre deux atomes seulement. Au lieu de cela, les électrons des liaisons métalliques flottent librement à travers le réseau des noyaux métalliques. Ce type de liaison confère aux métaux de nombreuses propriétés matérielles uniques, notamment une excellente conductivité thermique et électrique, des points de fusion élevés et une malléabilité.
Dans la plupart des métaux, les atomes sont étroitement liés les uns aux autres de sorte que chaque atome touche plusieurs autres atomes, créant ainsi un réseau. Les électrons de chaque atome sont partagés dans les orbitales des atomes environnants. Cela permet aux électrons de migrer à travers le réseau loin de leurs atomes parents, qui acceptent alors de nouveaux électrons.
Les atomes métalliques dans la structure en réseau sont toujours des atomes complets, pas des ions. Bien que leurs noyaux chargés positivement attirent les électrons, ils ne deviennent techniquement jamais des ions, car ils ne perdent pas d’électrons. Pour chaque électron attiré par un atome différent de la structure, un nouvel électron prend sa place dans l’orbitale d’origine.
Selon le type de métal et l’organisation de sa structure en treillis, les liaisons métalliques peuvent varier en force. Les atomes étroitement entassés créeront des liaisons métalliques plus fortes que les atomes qui sont moins étroitement emballés. Les métaux avec un plus grand nombre d’électrons seront également plus forts que ceux avec une mer d’électrons moins peuplée. Plus la liaison métallique est forte, plus le point de fusion du métal sera élevé.
La liaison métallique donne également aux métaux une excellente conductivité. En effet, les électrons délocalisés peuvent se déplacer librement à travers le réseau métallique, transportant rapidement de l’énergie sous forme de chaleur ou d’électricité. Certains métaux ont des configurations électroniques qui les rendent particulièrement bons conducteurs – leurs électrons sont facilement transférés d’un atome à un autre. Le cuivre est l’un des meilleurs conducteurs et est souvent utilisé dans le câblage et d’autres applications électriques en raison de son faible coût.
L’un des plus grands avantages des métaux en science des matériaux est peut-être leur capacité à être moulés en formes ou en fils minces. La malléabilité du métal est due à la liaison métallique. Lorsqu’une force est appliquée, le métal peut se déformer sans se briser car les électrons délocalisés se transfèrent vers d’autres atomes, permettant aux atomes de rouler les uns sur les autres sans forte répulsion. A titre d’exemple, il est utile d’imaginer abaisser un bloc de ciment dans une fosse de balles en caoutchouc – les balles ne se cassent pas, elles se réorganisent simplement. Le collage métallique permet au solide métallique de se réorganiser de manière analogue.