PIAR v 015. 2024 Plan Individual de ajustes razonables
Sólidos Cristalinos
1. Nombre : Carlos Alberto Oporto Añacato
Curso : Física Electrónica
Ciclo : IV
ODE : Arequipa
Carrera : Ingeniería de Sistemas e Informática
2. Símbolo Si, número atómico 14 y peso atómico
28.086. El silicio es el elemento electropositivo
más abundante de la corteza terrestre. Es un
metaloide con marcado lustre metálico y
sumamente quebradizo. Por lo regular, es
tetravalente en sus compuestos, aunque algunas
veces es divalente, y es netamente electropositivo
en su comportamiento químico. Además, se
conocen compuestos de silicio pentacoordinados
y hexacoordinados.
Se presenta en forma amorfa y
cristalizada; el primero es un
polvo parduzco, más activo que
la variante cristalina, que se
presenta en octeadros de color
azul grisáceo y brillo metálico.
El silicio constituye un 28% de
la corteza terrestre. No existe
en estado libre, sino que se
encuentra en forma de dióxido
de silicioy de silicatos
complejos. Los minerales que
contienen silicio constituyen
cerca del 40% de todos los
minerales comunes,
incluyendo más del 90% de los
minerales que forman rocas
volcánicas.
3. Como podemos observar en el dibujo, el átomo de
silicio presenta un enlace covalente, esto quiere decir
que cada átomo está unido a otros cuatro átomos y
compartiendo sus electrones de valencia. Es así,
porque de otra manera el silicio no tendría el equilibrio
en la capa de valencia, necesita 8 electrones para su
estabilidad. El enlace covalente lo forman todos los
elementos del grupo IV de la tabla periódica, al cual
pertenece el silicio.
Al aplicarle energía externa, ya sea de calor
o de luz, se rompen los enlaces quedando
un electrón libre por cada enlace roto, pero
a su vez, se tiene un hueco vacío, el que
ocupaba el electrón. De esta forma se
obtiene corriente eléctrica, por el
movimiento de los electrones hacía los
potenciales positivos y del movimiento de
los huecos hacía los potenciales negativos.
Esto sucede así siempre que se utiliza al
silicio como un semiconductor intrínseco.
4. El silicio forma parte de los
elementos denominados
metaloides o semimetales. Este
tipo de elementos tienen
propiedades intermedias entre
metales y no metales. En
cuanto a su conductividad
eléctrica, este tipo de
materiales al que pertenece el
silicio, son semiconductores.
El estado del silicio en su forma natural es sólido (no magnético). El
silicio es un elmento químico de aspecto gris oscuro azulado y
pertenece al grupo de los metaloides. El número atómico del silicio
es 14. El símbolo químico del silicio es Si. El punto de fusión del silicio
es de 16,7 grados Kelvin o de 1413,85 grados celsius o grados
centígrados. El punto de ebullición del silicio es de 31,3 grados Kelvin
o de 2899,85 grados celsius o grados centígrados.
5. La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones
que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición
donde encontrar el silicio dentro de la tabla periódica de los elementos, el silicio se encuentra en el
grupo 14 y periodo 3. El silicio tiene una masa atómica de 28,0855 u. La configuración electrónica
del silicio es [Ne]3s2 3p2. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la
cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del silicio es
de 1,0 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 1,1 pm, su radio covalente es de 1,1 pm y su
radio de Van der Waals es de 2,0 pm. El silicio tiene un total de 14 electrones cuya distribución es la
siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones y en su tercera
capa tiene 4 electrones.
6. Se utiliza en aleaciones, en la preparación
de las siliconas, en la industria de la
cerámica técnica y, debido a que es un
material semiconductor muy abundante,
tiene un interés especial en la industria
electrónica y microelectrónica. El silicio es
un elemento vital en numerosas industrias.
El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un
importante constituyente del hormigón y
los ladrillos, y se emplea en la producción
de cemento portland. Por sus propiedades
semiconductoras se usa en la fabricación
de transistores, células solares y todo tipo
de dispositivos semiconductores; por esta
razón se conoce como Silicón Valley (Valle
del Silicio) a la región de California en la
que concentran numerosas empresas del
sector de la electrónica y la informática
Aleaciones Siliconas
Diodos Circuitos Integrados
7. El germanio es un
elemento químico con
número atómico 32, y
símbolo Ge
perteneciente al grupo 4
de la tabla periódica de
los elementos.
Es un metaloide sólido duro,
cristalino, de color blanco
grisáceo lustroso, quebradizo,
que conserva el brillo a
temperaturas ordinarias.
Presenta la misma estructura
cristalina que el diamante y
resiste a los ácidos y álcalis.
Forma gran número de compuestos organometálicos y es un
importante material semiconductor utilizado en transistores y
fotodetectores. A diferencia de la mayoría de semiconductores, el
germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por lo
que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede
usarse en amplificadores de baja intensidad.
8. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante
y resiste a los ácidos y álcalis.
Estructura cristalina: cúbica centrada en las
caras
Dimensiones de la celda unidad / pm:
a=565.754
Grupo espacial: Fd3m
9. El germanio forma parte de los
elementos denominados
metaloides o semimetales. Este
tipo de elementos tienen
propiedades intermedias entre
metales y no metales. En cuanto a
su conductividad eléctrica, este
tipo de materiales al que
pertenece el germanio, son
semiconductores.
El estado del germanio en su forma
natural es sólido. El germanio es un
elmento químico de aspecto blanco
grisáceo y pertenece al grupo de los
metaloides. El número atómico del
germanio es 32. El símbolo químico del
germanio es Ge. El punto de fusión del
germanio es de 1211,4 grados Kelvin o
de 938,25 grados celsius o grados
centígrados. El punto de ebullición del
germanio es de 30,3 grados Kelvin o de
2819,85 grados celsius o grados
centígrados.
10. Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo y en muchos casos se investiga su
sustitución por materiales más económicos.
El germanio tiene aplicaciones
electrónicas, con ella se elabora radares
y amplificadores de guitarras eléctricas
usados por músicos nostálgicos del
sonido de la primera época del rock and
roll; 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).
Se emplea también en la 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, se usa como elemento
endurecedor del aluminio, magnesio y
estaño.
11. El galio es un metal blando, grisáceo
en estado líquido y plateado
brillante al solidificar, sólido
deleznable a bajas temperaturas
que funde a temperaturas cercanas
a la del ambiente (como cesio,
mercurio y rubidio) e incluso cuando
se sostiene en la mano por su bajo
punto de fusión (28,56 °C). El rango
de temperatura en el que
permanece líquido es uno de los
más altos de los metales (2174 °C
separan sus punto de fusión y
ebullición) y la presión de vapor es
baja incluso a altas temperaturas. El
metal se expande un 3,1% al
solidificar y flota en el líquido al igual
que el hielo en el agua.
El galio es un elemento químico de
la tabla periódica de número
atómico 31 y símbolo Ga.
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
12. 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.
Estructura cristalina: Ortorrómbica centrada
en las bases
Dimensiones de la celda unidad / pm:
a=451.86, b=765.70, c=452.58
Grupo espacial: Cmca
13. El galio pertenece al grupo de
elementos metálicos conocido
como metales del bloque p que
están situados junto a los
metaloides o semimetales en la
tabla periódica. Este tipo de
elementos tienden a ser blandos
y presentan puntos de fusión
bajos, propiedades que también
se pueden atribuir al galio, dado
que forma parte de este grupo
de elementos. El estado del galio en su forma natural
es sólido. El galio es un elemento
químico de aspecto blanco plateado y
pertenece al grupo de los metales del
bloque p. El número atómico del galio
es 31. El símbolo químico del galio es
Ga. El punto de fusión del galio es de
302,91 grados Kelvin o de 29,76 grados
Celsius o grados centígrados. El punto
de ebullición del galio es de 24,7
grados Kelvin o de 2203,85 grados
Celsius o grados centígrados.
14. La principal aplicación del galio (arseniuro de
galio) es la construcción de circuitos integrados y
dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y
LED. Por su intenso y brillante plateado y la
capacidad de mojar superficies de vidrio y
porcelana se utiliza en la construcción de espejos.
Se emplea para dopar materiales
semiconductores y construir dispositivos diversos
como transistores. En termómetros de alta
temperatura por su bajo punto de fusión.
En medicina nuclear se emplea el galio como
elemento trazador (escáner de galio) para el
diagnóstico de enfermedades inflamatorias o
infecciosas activas, tumores y abscesos ya que se
acumula en los tejidos que sufren dichas
patologías. El isótopo Ga-67 se inyecta en el
torrente sanguíneo a través de una vena del
brazo en la forma de citrato de galio realizándose
el escáner 2 o tres días después para dar tiempo
a que éste se acumule en los tejidos afectados.
Posteriormente se elimina principalmente en la
orina y las heces. La exposición a la radiación es
inferior a la debida a otros procedimientos como
los rayos X o TAC
