Un enlace metálico es un enlace químico resultante de la acción de un fluido de electrones deslocalizados que unen átomos ionizados positivamente. Los materiales Metálicos puros o aleados se caracterizan por un continuo de niveles de energía entre la banda de valencia ocupada por los electrones de valencia y la banda de conducción ocupada por los electrones libres, de manera que se inyectan térmicamente desde la banda de valencia más allá del nivel de Fermi , asegurando la formación de un enlace metálico deslocalizado en todo el volumen del metal.
La naturaleza electrónica particular de los enlaces metálicos es responsable de varias propiedades macroscópicas de los metales: el fluido de electrones libres asegura tanto una alta conductividad eléctrica como una conductividad térmica al permitir el flujo de corriente eléctrica y al promover la propagación de fonones en el cuerpo. explica la ductilidad , maleabilidad y plasticidad de los metales al mantener su cohesión en caso de deformación rompiendo los otros enlaces interatómicos; da a los metales su absorbancia y brillo particular por su interacción con las ondas electromagnéticas , así como su punto de fusión y punto de ebullición más alto que el no metálico reforzando otros tipos de enlaces interatómicos. Estos últimos, en particular los enlaces de coordinación covalente , son los responsables de las diferentes estructuras cristalinas que forman los metales sólidos: la más frecuente es la estructura cúbica centrada , seguida de la estructura hexagonal compacta y la estructura cúbica centrada en las caras . La fuerza de un enlace metálico depende en particular del número de electrones libres por átomo de metal, y es el más alto entre los metales de transición : este enlace permanece en un metal líquido, mientras que los otros enlaces interatómicos se rompen, de modo que el punto de ebullición del metal es un mejor indicador de la fuerza de su enlace metálico que su punto de fusión.
La naturaleza de los metales ha fascinado a la humanidad durante siglos, porque estos materiales han proporcionado herramientas de propiedades inigualables tanto en tiempos de guerra como en tiempos de paz. La razón de sus propiedades y la naturaleza del vínculo que las une ha sido un misterio durante siglos, aunque se han realizado importantes mejoras en su procesamiento y elaboración.
A medida que la química se convirtió en una ciencia, quedó claro que los metales constituían la gran mayoría de la tabla periódica de elementos, y se logró un progreso considerable en la descripción de las sales que pueden formarse mediante reacciones con ácidos. Con el advenimiento de la electroquímica , ha quedado claro que los metales están generalmente presentes en soluciones como iones cargados positivamente y las reacciones de oxidación de los metales se conocen bien en el campo electroquímico. Los metales se visualizarían como iones positivos unidos por un océano de electrones negativos. Con el advenimiento de la mecánica cuántica , este modelo recibió una interpretación más formal en la forma del modelo de electrones libres y su futura ampliación, el modelo de electrones cuasi libres .
En estos dos modelos, los electrones se consideran un gas que viaja a través del marco del sólido con una energía que es esencialmente isótropa en el sentido de que depende del cuadrado de la amplitud y no de la dirección del vector de onda k.
En el espacio k tridimensional, el conjunto de puntos de mayor potencial (la superficie de Fermi ) debería ser, por tanto, una esfera.