SOLIDOS CRISTALINOS

NORIEGA MALDONADO, Jesús David.

4 ciclo Ing. De Sistema.

SILICIO

El silicio cristaliza con el mismo patrón que el diamante, en una estructura que Ashcroft y Mermin llaman celosías primitivas, "dos cubos interpenetrados de cara centrada". Las líneas entre los átomos de silicio en la ilustración de la red, indican los enlaces con los vecinos más próximos. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensión de celda de 0,566 nm.

La ilustración de arriba muestra la disposición de los átomos de silicio en una célula unitaria, con números que indican la altura del átomo por encima de la base del cubo, como una fracción de la dimensión de la celda.

Estructura cristalizada

Nombre Silicio

Número atómico 14

Valencia 4

Estado de oxidación +4

Electronegatividad 1,8

Radio covalente (Å) 1,11

Radio iónico (Å) 0,41

Radio atómico (Å) 1,32

Configuración electrónica [Ne]3s23p2

Primer potencial de ionización (eV) 8,15

Masa atómica (g/mol) 28,086

Densidad (g/ml) 2,33

Punto de ebullición (ºC) 2680

Punto de fusión (ºC) 1410

Descubridor Jons Berzelius en 1823

Propiedades

* Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados.* Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura.* Como elemento de aleación en fundiciones.* Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes.* El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes.* Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm.* La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto.Se utiliza en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio-acero.

Aplicaciones

GERMANIO

En la electrónica de estado sólido, ya sea el silicio como el germanio puros pueden ser utilizados como semiconductores intrínsecos, los cuales forman el punto de partida para la fabricación. Cada uno de ellos tienen cuatro electrones de valencia, pero el germanio a una determinada temperatura tiene mas electrones libres y una mayor conductividad. El silicio es de lejos, el semiconductor mas ampliamente utilizado en electrónica, particularmente porque se puede usar a mucho mayor temperatura que el germanio.

Estructura cristalizada

Propiedad Ekasilicio Germanio

  (Predichas, 1871) (Observadas, 1886)

Masa atómica 72 72,59

Densidad (g/cm3) 5,5 5,35

Calor específico (kJ/kg·K) 0,31 0,32

Punto de fusión (°C) alto 960

Fórmula del óxido RO2 GeO2

Fórmula del cloruro

RCl4 GeCl4

Densidad del óxido (g/cm3) 4,7 4,7

Punto de ebullición del cloruro (°C)

100 86

Color gris gris

Propiedades

Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo y en muchos casos se investiga su sustitución por materiales más económicos.

Fibra óptica.

Electrónica: radares y amplificadores de guitarras eléctricas; aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se utilizan compuestos sandwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los electrones en el silicio (streched silicon).

Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna y otros equipos.

Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho y para microscopios.

En joyería se usa la aleación Au con 12% de germanio.

Como elemento endurecedor del aluminio, magnesio y estaño.

Quimioterapia.

El tetracloruro de germanio es un ácido de Lewis y se usa como catalizador en la síntesis de polímeros (PET).

Aplicaciones

GALIO

Presenta una acusada tendencia a subenfriarse por debajo del punto de fusión (permaneciendo aún en estado líquido) por lo que es necesaria una semilla (un pequeño sólido añadido al líquido) para solidificarlo. La cristalización no se produce en ninguna de las estructuras simples; la fase estable en condiciones normales es ortorrómbica, con 8 átomos en cada celda unitaria en la que cada átomo sólo tiene otro en su vecindad más próxima a una distancia de 2,44 Å y estando los otros seis a 2,83 Å. En esta estructura el enlace químico formado entre los átomos más cercanos es covalente siendo la molécula Ga2 la que realmente forma el entramado cristalino.

A otra presión y temperatura se han encontrado numerosas fases estables y metaestables distintas.

El galio corroe otros metales al difundirse en sus redes cristalinas.

Estructura cristalizada

Galio

Símbolo químico

Ga

Número atómico

31

Grupo 13

Periodo 4

Aspecto blanco plateado

Bloque p

Densidad 5904 kg/m3

Masa atómica 69.723 u

Radio medio 130 pm

Radio atómico 136

Radio covalente 126 pm

Radio de van der Waals

187 pm

Configuración electrónica

[Ar]3d10 4s2 4p1

Propiedades

Electrones por capa 2, 8, 18, 3

Estados de oxidación 3

Óxido anfótero

Estructura cristalina ortorrómbica

Estado sólido

Punto de fusión 302.91 K

Punto de ebullición 2477 K

Calor de fusión 5.59 kJ/mol

Presión de vapor9,31 × 10-36Pa a 302,9 K

Electronegatividad 1,81

Calor específico 370 J/(K·kg)

Conductividad eléctrica 6,78 106S/m

Conductividad térmica 40,6 W/(K·m)

El uso principal del galio es en semiconductores donde se utiliza comúnmente en circuitos de microondas y en algunas aplicaciones de infrarrojos. También se utiliza en para fabricar diodos LED de color azule y violeta y diodos láser.

El galio se usa en las armas nucleares para ayudar a estabilizar el plutonio.

Se puede utilizar en el interior de un telescopio para encontrar neutrinos.

El galio se usa como un componente en algunos tipos de paneles solares.

También se utiliza en la producción de espejos.

El galinstano que es una aleación de galio, indio y estaño, se utiliza en muchos termómetros médicos. Este ha sustituido a los tradicionales termómetros de mercurio que pueden ser peligrosos. Actualmente se encuentra en proceso de investigación la sustitución con galio del mercurio de los empastes dentales permanentes.

El galinstano se puede aplicar al aluminio de modo que pueda reaccionar con el agua y generar hidrógeno.

También tiene muchas aplicaciones médicas. Por ejemplo, las sales de galio se usan para tratar a personas con exceso de calcio en su sangre. Los isótopos de galio se utilizan en medicina nuclear para explorar a los pacientes en ciertas circunstancias.

Aplicaciones

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/si.htm#Nombre

http://www.buenastareas.com/ensayos/Aplicacion-Del-Silicio/2218744.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio

http://es.wikipedia.org/wiki/Galio

http://elementos.org.es/galio