TAREA SOBRE SOLIDOS

2. Estructura, propiedades yEstructura, propiedades y
aplicaciones de los siguientesaplicaciones de los siguientes
Elementos:Elementos:
 SilicioSilicio
 GermanioGermanio
 GalioGalio

3. Polvo de silicio
Poli cristal de silicio
Olivino.

4.  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 carbonoideos 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.

7.  Sus propiedades son intermedias entre las del carbono y el
germanio. En forma cristalina es muy duro y poco soluble y
presenta un brillo metálico y color grisáceo. Aunque es un
elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoría
de los ácidos, reacciona con los halógenos y álcalis diluidos. El
silicio transmite más del 95% de las longitudes de onda de la
radiación infrarroja.
 Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de
cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o
dióxido de silicio (SiO2), con un agente reductor, como
carbono o magnesio, en un horno eléctrico. El silicio cristalino
tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de
dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.411 °C,
un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de
2,33. Su masa atómica es 28,086.

8.  Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el gasSe disuelve en ácido fluorhídrico formando el gas
tetrafluoruro de silicio, SiF4 (ver flúor), y es atacado por lostetrafluoruro de silicio, SiF4 (ver flúor), y es atacado por los
ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido deácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido de
silicio formado inhibe la reacción. También se disuelve ensilicio formado inhibe la reacción. También se disuelve en
hidróxido de sodio, formando silicato de sodio y gashidróxido de sodio, formando silicato de sodio y gas
hidrógeno. A temperaturas ordinarias el silicio no es atacadohidrógeno. A temperaturas ordinarias el silicio no es atacado
por el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona con elpor el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona con el
oxígeno formando una capa de sílice que impide que continúeoxígeno formando una capa de sílice que impide que continúe
la reacción. A altas temperaturas reacciona también conla reacción. A altas temperaturas reacciona también con
nitrógeno y cloro formando nitruro de silicio y cloruro denitrógeno y cloro formando nitruro de silicio y cloruro de
silicio respectivamente.silicio respectivamente.

9.  El silicio constituye un 28% de la corteza terrestre. No existe en
estado libre, sino que se encuentra en forma de dióxido de
silicio y 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. El mineral cuarzo, sus variedades
(cornalina, crisoprasa, ónice, pedernal y jaspe) y los minerales
cristobalita y tridimita son las formas cristalinas del silicio
existentes en la naturaleza. El dióxido de silicio es el
componente principal de la arena. Los silicatos (en concreto
los de aluminio, calcio y magnesio) son los componentes
principales de las arcillas, el suelo y las rocas, en forma de
feldespatos, anfíboles, piroxenos, micas y ceolitas, y de piedras
semipreciosas como el olivino, granate, zircón, topacio y
turmalina.

10.  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:

11.  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.

12.  Se utiliza en la industria del acero como componente de
las aleaciones de silicio-acero. Para fabricar el acero, se
desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas
cantidades de silicio; el acero común contiene menos de
un 0,30 % de silicio. El acero al silicio, que contiene de 2,5
a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los
transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja
histéresis (ver Magnetismo). Existe una aleación de acero,
el durirón, que contiene un 15% de silicio y es dura, frágil
y resistente a la corrosión; el durirón se usa en los
equipos industriales que están en contacto con productos
químicos corrosivos. El silicio se utiliza también en las
aleaciones de cobre, como el bronce y el latón.

13.  El silicio es un semiconductor; su resistividad a
la corriente eléctrica a temperatura ambiente
varía entre la de los metales y la de los aislantes.
La conductividad del silicio se puede controlar
añadiendo pequeñas cantidades de impurezas
llamadas dopantes. La capacidad de controlar las
propiedades eléctricas del silicio y su abundancia
en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y
aplicación de los transistores y circuitos
integrados que se utilizan en la industria
electrónica.

14.  La sílice y los silicatos se utilizan en la fabricación
de vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana, y
tienen importantes aplicaciones individuales. La
sílice fundida, que es un vidrio que se obtiene
fundiendo cuarzo o hidrolizando tetracloruro de
silicio, se caracteriza por un bajo coeficiente de
dilatación y una alta resistencia a la mayoría de los
productos químicos. El gel de sílice es una sustancia
incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando
parte del agua de un precipitado gelatinoso de ácido
silícico, SiO2·H2O, el cual se obtiene añadiendo
ácido clorhídrico a una disolución de silicato de
sodio. El gel de sílice absorbe agua y otras sustancias
y se usa como agente desecante y decolorante.

15.  El silicato de sodio (Na2SiO3), también llamado
vidrio, es un silicato sintético importante, sólido
amorfo, incoloro y soluble en agua, que funde a 1088
°C. Se obtiene haciendo reaccionar sílice (arena) y
carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando
arena con hidróxido de sodio concentrado a alta
presión. La disolución acuosa de silicato de sodio se
utiliza para conservar huevos; como sustituto de la
cola o pegamento para hacer cajas y otros
contenedores; para unir gemas artificiales; como
agente incombustible, y como relleno y adherente en
jabones y limpiadores. Otro compuesto de silicio
importante es el carborundo, un compuesto de silicio
y carbono que se utiliza como abrasivo.

16.  El monóxido de silicio, SiO, se usa para proteger
materiales, recubriéndolos de forma que la
superficie exterior se oxida al dióxido, SiO2.
Estas capas se aplican también a los filtros de
interferencias.
 Fue identificado por primera vez por Antoine
Lavoisier en 1787.
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

18.  El germanio es un elemento químico con
número atómico 32, y símbolo Ge perteneciente
al grupo 4 de la tabla periódica de los
elementos.

21.  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.

22. Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo
 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.
 Quimioterapia.
 El tetracloruro de germanio es un ácido de Lewis y se usa como catalizador
en la síntesis de polímeros (PET).
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio

24.  Elemento químico metálico, raro, blanco, duro
y maleable, parecido al aluminio, que suele
aparecer en minerales de cinc. Núm. atóm. 31.
Símb. Ga.

27.  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 de la ambiente (como
cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando se lo
agarra con 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.

28.  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.

29.  La principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es la
construcción de circuitos integrados y dispositivos
optoelectrónicos como diodos láser y LED.
 Se emplea para dopar materiales semiconductores y construir
dispositivos diversos como transistores.
 En termómetros de alta temperatura por su bajo punto de fusión.
 El galio se alea con facilidad con la mayoría de los metales y se
usa en aleaciones de bajo punto de fusión.
 El isótopo Ga-67 se usa en medicina nuclear.

30.  Se ha descubierto recientemente que aleaciones galio-
aluminio en contacto con agua produce una reacción química
dando como resultado hidrógeno. Este método para la
obtención de hidrógeno no es rentable, ni ecológico, ya que
requiere la doble fundición del aluminio, con el consiguiente
gasto energético.
 También se ha descubierto más recientemente que una
aleación de galio-antimonio sumergida en agua y en la cual
incide la luz solar provoca la separación de las moléculas de
agua en hidrógeno y oxígeno. Gracias al uso potencial de esta
aleación no será necesario el uso de combustibles fósiles para
generar hidrógeno a partir del agua, reduciendo con ello las
emisiones de CO2.
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Galio

31. Alumno:
Jhonatan Jesús Atuncar Meneses