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Sólidos cristalinos: Galio, Silicio y Germanio. Universidad Telesup

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Estructura Cristalina

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El silicio cristaliza con elmismo patrón que eldiamante, en unaestructura que Ashcroft yMermin llaman celosíasprimitivas, "dos cubosinterpenetrados de caracentrada". Las líneas entrelos átomos de silicio en lailustración de la red,indican los enlaces con losvecinos más próximos.El lado del cubo de silicio es0,543 nm. El germaniotiene la misma estructuradel diamante, con unadimensión de celda de0,566 nm. .

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Estructura

cristalina

Cúbica centrada

en las caras

N° CAS 7440-21-3

N° EINECS 231-130-8

Calor específico 700 J/(K·kg)

Conductividad

eléctrica

4.35•10-4 S/m

Conductividad

térmica

148 W/(K·m)

Velocidad del

sonido

8433 m/s a

293,15 K(20 °C)

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Propiedades

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El estado del silicio en suforma natural es sólido (nomagnético). El silicio es unelemento químico deaspecto gris oscuroazulado y pertenece algrupo de los metaloides. Elnúmero atómico del silicioes 14. El símbolo químicodel silicio es Si. El punto defusión del silicio es de 1687grados Kelvin o de 1414,85grados celsius o gradoscentígrados. El punto deebullición del silicio es de3173 grados Kelvin o de2900,85 grados celsius ogrados centígrados.

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La configuración electrónicadel silicio es [Ne]3s2 3p2. Laconfiguración electrónica delos elementos, determina laforma del cual los electronesestán estructurados en losátomos de un elemento. Elradio medio del silicio es de110 pm, su radio atómico oradio de Bohr es de 111 pm, suradio covalente es de 111 pm ysu radio de Van der Waals esde 210 pm. El silicio tiene untotal de 14 electrones cuyadistribución es la siguiente: Enla primera capa tiene 2electrones, en la segundatiene 8 electrones y en sutercera capa tiene 4electrones.

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Aplicaciones

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El dióxido de silicio y sílice (enforma de arcilla o arena) soncomponentes importantes deladrillos, hormigón y

cemento.El silicio es un semiconductor.Esto significa que el flujoeléctrico puede ser controladamediante el uso de partes desilicio. Por lo tanto, el silicio esmuy importante en laindustria eléctrica.Componentes de silicio seutilizan en las computadoras,los transistores, célulassolares, pantallas LCD y otrosdispositivos semiconductores.

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La mayoría del silicio se utilizapara la fabricación de aleacionesde aluminio y silicio con el fin deproducir piezas fundidas, seutilizan generalmente en laindustria del automóvil parafabricar piezas para coches.El carburo de silicio es unabrasivo muy importante.Los silicatos se puede utilizarpara hacer tanto cerámica ycomo esmalte.La silicona, un polímero derivadodel silicio, se utiliza en aceites yceras, implantes mamarios,lentes de contacto, explosivos ypirotecnia (fuegos artificiales).En el futuro, el silicio puedesustituir al carbón como laprincipal fuente de electricidad.

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Estructura cristalina

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Se sabe que estos elementostienen una estructura más establesi comparten electrones,formando enlaces covalentes, deforma que al compartir estoselectrones con átomos vecinostodos ellos tengan en la últimacapa ocho electrones, situaciónque es muy estable.Esto hace que se forme una mallade átomos que se denomina redcristalina. El diamante es unejemplo de este tipo de estructuracristalina formada por átomos decarbono. El silicio y el germanioforman redes similares.En estas condiciones todos loselectrones tienen su lugar en lared, así que estos materiales nopermiten la movilidad deelectrones y por lo tanto son

aislantes.

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Estructura

cristalina

Cúbica centrada

en las caras

N° CAS 7440-56-4

N° EINECS 231-164-3

Calor específico 320 J/(K·kg)

Conductividad

eléctrica

1.45 S/m

Conductividad

térmica

59.9 W/(K·m)

Velocidad del

sonido

5400 m/s a

293,15 K(20 °C)

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Propiedades

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El estado del germanio en suforma natural es sólido. Elgermanio es un elmentoquímico de aspecto blancogrisáceo y pertenece al grupode los metaloides. El númeroatómico del germanio es 32. Elsímbolo químico del germanioes Ge. El punto de fusión delgermanio es de 1211,4 gradosKelvin o de 939,25 gradoscelsius o grados centígrados.El punto de ebullición delgermanio es de 3093 gradosKelvin o de 2820,85 gradoscelsius o grados centígrados.

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La configuración electrónica delgermanio es [Ar]3d10 4s2 4p2.La configuración electrónica delos elementos, determina laforma en la que los electronesestán estructurados en losátomos de un elemento. Elradio medio del germanio es de125 pm, su radio atómico oradio de Bohr es de 125 pm y suradio covalente es de 122 pm. Elgermanio tiene un total de 32electrones cuya distribución esla siguiente: En la primera capatiene 2 electrones, en lasegunda tiene 8 electrones, ensu tercera capa tiene 18electrones y en la cuarta, 4electrones.

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Aplicaciones

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El germanio se utiliza comomaterial semiconductor. Se usageneralmente, junto al silicio, enlos circuitos integrados de altavelocidad para mejorar surendimiento. En algunos casos seestá planteando sustituir al siliciopor germanio para hacer chips

miniaturizados.También se utiliza en las lámparasfluorescentes y algunos didodos

LED.Algunos pedales de guitarracontienen transistores degermanio para producir un tonode distorsión característico.Se puede utilizar en los panelessolares. De hecho, los robotsexploradores de marte contienengermanio en sus células solares.

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El germanio se combina con eloxígeno para su uso en las lentesde las cámaras y la microscopía.También se utiliza para lafabricación del núcleo de cables defibra óptica.También se utiliza en aplicacionesde imágenes térmicas para usomilitar y la lucha contra incendios.El germanio se utiliza en el controlde los aeropuertos para detectarlas fuentes de radiación.Hay algunos indicios de que puedeayudar al sistema inmunológicode pacientes con cáncer, pero estotodavía no está probado.Actualmente el germanio estáconsiderado como un peligropotencial para la salud cuando seutiliza como suplemento

nutricional.

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Estructura cristalina

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El estado del galio en su formanatural es sólido. El galio es unelmento químico de aspectoblanco plateado y perteneceal grupo de los metales delbloque p. El número atómicodel galio es 31. El símboloquímico del galio es Ga. Elpunto de fusión del galio es de302,91 grados Kelvin o de30,76 grados celsius o gradoscentígrados. El punto deebullición del galio es de 2477grados Kelvin o de 2204,85grados celsius o gradoscentígrados.

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Propiedades

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El galio pertenece al grupode elementos metálicosconocido como metalesdel bloque p que estánsituados junto a losmetaloides o semimetalesen la tabla periódica. Estetipo de elementos tiendena ser blandos y presentanpuntos de fusión bajos,propiedades que tambiénse pueden atribuir al galio,dado que forma parte deeste grupo de elementos.

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La configuración electrónica delgalio es [Ar]3d10 4s2 4p1. Laconfiguración electrónica de loselementos, determina la formael la cual los electrones estánestructurados en los átomos deun elemento. El radio medio delgalio es de 130 pm, su radioatómico o radio de Bohr es de136 pm, su radio covalente es de126 pm y su radio de Van derWaals es de 187 pm. El galiotiene un total de 31 electronescuya distribución es la siguiente:En la primera capa tiene 2electrones, en la segunda tiene8 electrones, en su tercera capatiene 18 electrones y en lacuarta, 3 electrones.

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Aplicaciones

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El uso principal del galio es ensemiconductores donde seutiliza comúnmente encircuitos de microondas y enalgunas aplicaciones deinfrarrojos. También se utilizaen para fabricar diodos LED decolor azul y violeta y diodos

láser.El galio se usa en las armasnucleares para ayudar aestabilizar el plutonio.Se puede utilizar en el interiorde un telescopio paraencontrar neutrinos.El galio se usa como uncomponente en algunos tiposde paneles solares.También se utiliza en laproducción de espejos.

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El galinstano que es una aleación degalio, indio y estaño, se utiliza enmuchos termómetros médicos. Esteha sustituido a los tradicionalestermómetros de mercurio quepueden ser peligrosos. Actualmentese encuentra en proceso deinvestigación la sustitución con galiodel mercurio de los empastesdentales permanentes.El galinstano se puede aplicar alaluminio de modo que puedareaccionar con el agua y generar

hidrógeno.También tiene muchas aplicacionesmédicas. Por ejemplo, las sales degalio se usan para tratar a personascon exceso de calcio en su sangre.Los isótopos de galio se utilizan enmedicina nuclear para explorar a lospacientes en ciertas circunstancias.

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Imágenes

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Silicio

1. http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.albre.it/Immagini/silicio1.JPG&imgrefurl=http://prezi.com/tgasvgaibxzr/copy-of-silicio/&h=194&w=259&tbnid=Hs5Hcrot4fwDbM:&zoom=1&tbnh=150&tbnw=200&usg=__YQDpMzVDbIQw8iP3My9M805RhD0=&docid=EMqxgQV8JL6BiM&itg=1&ved=0CIcBEMo3&ei=S5tNVNyHMdOVgwSetoGICw

2. http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio#mediaviewer/File:Silizium_pulver.jpg

3. http://solete.nichese.com/silicio.html

4. http://recursostic.es/observatorio/version/v2/images/upload/ccam0040/grafeno/image034.jpg

5. http://recursostic.es/observatorio/version/v2/images/upload/ccam0040/grafeno/image026.jpg

6. http://www.chipaxa.com/imagenes/ABCS-1.JPG

7. http://cer.gob.cl/tecnologias/files/2011/12/eruela3.jpg

8. http://3.bp.blogspot.com/_dyuHXIdgsFE/TEjELIKEQ-I/AAAAAAAAAZM/rxeKSJJh0DE/s320/bateria+silico+aire.jpg

9. http://sun-pec.com/Pics/SunPec/PCB/2SC2078_1.jpg

10. http://ounae.com/img/ounae/2013/09/filme_grafeno.jpg

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Germanio

1. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/Germanium.jpg/800px-Germanium.jpg

2. http://periodictable.com/Posters/Poster3.2000.JPG

3. http://books.google.com.pe/books?id=PW7jBPNU8hwC&pg=PA261&lpg=PA261&dq=estructura+cristalina+del+germanio&source=bl&ots=TQbs9D8Bne&sig=gAZLC6QbaPeVRW4Nba3ycf5b2EU&hl=es-419&sa=X&ei=BYtNVPDPJ4TKggS9u4KICQ&ved=0CGEQ6AEwDg#v=onepage&q=estructura%20cristalina%20del%20germanio&f=false

4. http://www.gangahogar.com/images/camillajade1.jpg

5. http://www.lenntech.com/images/espanol/tabla-peiodica/ge.htm2.jpg

6. http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/miniatura.php?id_imagen=pq3zwfv16bxdjtmf&t=3&ra=1&na=350

7. http://www.bionisimo.es/186-211-large/germanio-suma.jpg

8. http://quimicagermanio.galeon.com/foto05.jpg

9. http://www.ugr.es/~iquimica/PROYECTO_FIN_DE_CARRERA/lista_proyectos/imagenes/fibra-optica.jpg

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Galio

1. http://elementos.org.es/img-elementos.org.es/galio.jpg

2. http://www.lenntech.com/images/espanol/tabla-peiodica/ga.htm30.jpg

3. http://4.bp.blogspot.com/_ZyE2TguJtWY/THHeDLI8SoI/AAAAAAAABX4/8rd7K4VZjPk/s400/images.jpg

4. http://agaudi.files.wordpress.com/2009/07/el-nitruro-de-galio-podria-revolucionar-la-iluminacion-a-corto-plazo_imagenes_videos_big.jpg

5. http://mineralespana.es/3A_galio.jpg

6. http://www.emsintese.com.br/wp-content/uploads/2009/07/galio-elemento-flickr-bionerd.jpg

7. http://4.bp.blogspot.com/-aKk2LjCMQhA/TdXUUyrczKI/AAAAAAAAAAM/1CHHeRrZ4Tc/s1600/laaser1.jpg

8. http://4.bp.blogspot.com/_zpq4XUzOMzQ/StC4n1EGskI/AAAAAAAAAtg/JC5D7h0CMnQ/s200/galio.jpg