El documento describe las propiedades y aplicaciones del silicio, germanio y galio. El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y se utiliza ampliamente en la electrónica. El germanio es un semiconductor que se usa en detectores infrarrojos y transistores. El galio es un metal blando que se funde cerca de la temperatura ambiente y tiene aplicaciones en semiconductores, termómetros y paneles solares.

1. Silicio, Germanio y Galio
CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES Y APLICACIONES

2. Silicio

El silicio es un elemento químico metaloide, número atómico 14 y situado en el
grupo 4 de la tabla periódica de los elementos formando parte de la familia de
los carbono ideos de símbolo Si. Es el segundo elemento más abundante en la
corteza terrestre (27,7% en peso) después del oxígeno. Se presenta en forma
amorfa y cristalizada; el primero es un polvo parduzco, más activo que la variante
cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisáceo y brillo metálico.

El silicio, a diferencia del carbono, no existe libre en la naturaleza. Como dióxido
se encuentra en varias formas de cuarzo: Cristal de roca, Amatista, Cuarzo
ahumado, Cuarzo rosa, y cuarzo lechoso. La arena es en gran parte dióxido de
silicio (sílice). El ópalo es una variedad hidratada de cuarzo. La mayoría de las
rocas corrientes, salvo calizas o dolomitas, contiene silicio.

3. PROPIEDADES:
Propiedades atómicas

Masa atómica 28,0855 u

Radio medio† 110 pm

Radio atómico calculado 111 pm
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Radio covalente 111 pm

Radio de Van der Wells 210 pm
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Configuración electrónica [Ne]3s2 3p2

Estado de oxidación (óxido) 4 (anfótero)

Estructura cristalina cúbica centrada en las caras
Propiedades físicas

Estado de la materia sólido (no magnético)
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Punto de fusión 1687 K (1414 °C)

Punto de ebullición 3173 K (2900 °C)

Entalpía de vaporización 384,22 kJ/mol

4. APLICACIONES
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 como material básico para la creación de
obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una
gran variedad de circuitos electrónicos. 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 Silicon Valley (Valle del
Silicio) a la región de California en la que concentran numerosas empresas
del sector de la electrónica y la informática. Otros importantes usos del silicio
son:

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.


5. Germanio
Símbolo
atómico

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 órgano metálicos y es un
importante material semiconductor utilizado en transistores y foto
detectores. 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.

6. PROPIEDADES

7. APLICACIONES

Las propiedades del germanio son tales que este elemento tiene varias aplicaciones
importantes, especialmente en la industria de los semiconductores. El primer dispositivo
de estado sólido, el transistor, fue hecho de germanio. Los cristales especiales de
germanio se usan como sustrato para el crecimiento en fase vapor de películas finas
de GaAs y GaAsP en algunos diodos emisores de luz. Se emplean lentes y filtros de
germanio en aparatos que operan en la región infrarroja del espectro. Mercurio y
cobre impregnados de germanio son utilizados en detectores infrarrojos; los granates
sintéticos con propiedades magnéticas pueden tener aplicaciones en los dispositivos
de microondas para alto poder y memoria de burbuja magnética; los aditivos de
germanio incrementa los amper-horas disponibles en acumuladores.

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 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).

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.

8. Galio
Símbolo
atómico
Visto al
microcosco
pio

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.

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.

9. PROPIEDADES

10. APLICACIONES
El galio es una sustancia plateado blanda y se funde a temperaturas
ligeramente superiores a la temperatura ambiente. Fue descubierto en 1875 por
el químico francés Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. La mayor parte de
producción de galio se produce como un subproducto de la producción de
aluminio o zinc. El galio tiene una amplia variedad de usos en diferentes
industrias. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el galio, a
continuación tienes una lista de sus posibles usos:

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 azul 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.

11. Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

http://portalweb.sgm.gob.mx/economia/es/analisis/elementos/588analisis-por-elemento-silicio-.html

http://portalweb.sgm.gob.mx/economia/es/analisis/elementos/606analisis-por-elemento-germanio-.html

http://portalweb.sgm.gob.mx/economia/es/analisis/elementos/605analisis-por-elemento-galio.html