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3. La estructura cristalina es la forma
sólida de cómo se ordenan y empaquetan
los átomos, moléculas, o iones. Estos son
empaquetados de manera ordenada y con
patrones de repetición que se extienden
en las tres dimensiones del espacio. La
cristalografía es el estudio científico de los
cristales y su formación.

4.  El
estado cristalino de la materia es el de
mayor orden, es decir, donde las
correlaciones internas son mayores. Esto
se refleja en sus propiedades antrópicas y
discontinuas. Suelen aparecer como
entidades puras, homogéneas y con
formas geométricas definidas (hábito)
cuando están bien formados. No
obstante, su morfología externa no es
suficiente para evaluar la denominada
cristalinidad de un material.

6. 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.

8.  Si
en algunos de estos cristales de silicio
sustituimos un átomo de silicio por otro de
fósforo, que tiene 5 electrones en su
última capa, conseguimos que aumente el
número de electrones libres. La carga
eléctrica total sigue siendo neutra, pero
el número de electrones cuya energía
de unión a su átomo es baja, aumenta.

9.  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(g/ml). Su masa atómica es 28,086 u
(unidad de masa atómica).

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

11. Se prepara en forma de polvo 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.

12.  Para
que nos hagamos una idea más
clara, imaginemos una estructura cristalina
tetraédrica con cuatro electrones en la
capa más externa de cada vértice. En
algunos de ellos, hay cinco electrones (en
los que hemos introducido el fósforo) por
lo que uno de ellos sobra, digamos que no
tiene espacio.

14. CONTAMINACIÓN O DOPAJE.
Si en lugar de fósforo usamos Boro, que tiene 3
electrones en la última capa, conseguimos dejar
un “hueco” libre que puede ser ocupado por un
electrón. Es decir, en la última capa cabrían 4
electrones pero sólo hay 3.
 Este efecto de añadir impurezas de fósforo o
boro, se denomina contaminación o dopaje.


15.  Los
cristales de silicio dopados con fósforo
u otros elementos, de forma que tienen
exceso de electrones libres se
denominan silicio tipo N. Los dopados
con defecto de electrones, con huecos
libres, se denominan tipo P.

16. 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.

17. 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;

18.  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.
 La silicona se usa en medicina en implantes
de seno y lentes de contacto.

19. 
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

Los métodos químicos, usados actualmente, actúan sobre un compuesto
de silicio que sea más fácil de purificar descomponiéndolo tras la
purificación para obtener el silicio. Los compuestos comúnmente usados
son el triclorosilano (HSiCl3), el tetracloruro de silicio (SiCl4) y el silano
(SiH4).
En el proceso Siemens, las barras de silicio de alta pureza se exponen a
1150 C al triclorosilano, gas que se descompone depositando silicio
adicional en la barra según la siguiente reacción:
2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4
El silicio producido por éste y otros métodos similares se denomina silicio
policristalino y típicamente tiene una fracción de impurezas de 0,001 ppm
o menor.
El método Dupont consiste en hacer reaccionar tetracloruro de silicio a
950 C con vapores de cinc muy puros:
SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2
Este método está plagado de dificultades (el cloruro de cinc, sub producto
de la reacción, solidifica y obstruye las líneas), por lo que eventualmente
se ha abandonado en favor del proceso Siemens.
Una vez obtenido el silicio ultrapuro es necesario obtener un monocristal
, para lo que se utiliza el proceso Czochralski.

20. La inhalación del polvo de sílice
cristalina puede provocar
silicosis

23. 

Elemento químico, metálico, gris
plata, quebradizo, símbolo Ge, número atómico
32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC
(1719ºF) y punto de ebullición 2830ºC (5130ºF), con
propiedades entre el silicio y estaño. El germanio se
halla como sulfuro o está asociado a los sulfuros
minerales de otros elementos, en particular con los del
cobre, zinc, plomo, estaño y antimonio.
El germanio tiene una apariencia metálica, pero
exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal
sólo en condiciones especiales, dado que está
localizado en la tabla periódica en donde ocurre la
transición de metales a no metales. A temperatura
ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en
consecuencia, se comporta como un material
quebradizo.

24.  El
germanio es divalente o tetravalente. Los
compuestos divalentes (óxido, sulfuro y los
halogenuros) se oxidan o reducen con
facilidad. Los compuestos tetravalentes son
más
estables.
Los
compuestos
organogermánicos son numerosos y, en este
aspecto, el germanio se parece al silicio. El
interés en los compuestos organogermánicos
se centra en su acción biológica. El germanio
y sus derivados parecen tener una toxicidad
menor en los mamíferos que los compuestos
de estaño o plomo.

25. 
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 amperhoras
disponibles
en
acumuladores.

26. 
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
El hidruro de germanio y el tetrahidruro de germanio son
extremadamente inflammables e incluso explosives cuando
son mezclados con el aire. Inhalación: Calambres
abdominales. Sensación de quemadura. Tos. Piel:
Enrojecimiento. Dolor. Ojos: Enrojecimiento. Dolor.
Peligros físicos: El gas es más pesado que el aire y puede
viajar por el suelo; es possible la ignición a distancia.
Vías de exposición: La sustancia puede ser absorbida por
el cuerpo por inhalación.
Riesgo de inhalación: En caso de pérdidas en el contenedor
se alcanzará rápidamente una concentración peligrosa del
gas en el aire.
Efectos de la exposición a corto plazo: La sustancia irrita
los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La sustancia puede
tener efectos en la sngre, resultando en lesiones de las
células sanguíneas. La exposición puede resultar en la
muerte.

27.  Algunos
compuestos de germanio
(tetrahidruro de germanio o germano)
tienen una cierta toxicidad en los
mamíferos pero son letales para
algunas bacterias. También es letal
para la taenia.
 Como metal pesado se considera que
tiene algún efecto negativo en los
ecosistemas acuáticos.

30. 
Elemento químico, símbolo Ga, número atómico 31 y peso
atómico 69.72
Tiene un gran intervalo de temperatura en el estado líquido,
y se ha recomendado su uso en termómetros de alta
temperatura y manómetros. En aleación con plata y estañó,
el galio suple en forma adecuada la amalgama en
curaciones dentales; también sirve para soldar materiales
no metálicos, incluyendo gemas o amtales. El arseniuro de
galio puede utilizarse en sistemas para transformar
movimiento mecánico en impulsos eléctricos. Los artículos
sintéticos superconductores pueden prepararse por la
fabricación de matrices porosas de vanadio o tántalo
impregnados con hidruro de galio. El galio ha dado
excelentes resultados como semiconductor para uso en
rectificadores, transistores, fotoconductores, fuentes de luz,
diodos láser o máser y aparatos de refrigeración.

31. 


El galio sólido parece gris azulado cuando se expone a la
atmósfera. El galio líquido es blanco plateado, con una superficie
reflejante brillante. Su punto de congelación es más bajo que el de
cualquier metal con excepción del mercurio (-39ºC o -38ºF) y el
cesio (28.5ºC u 83.3ºF).
El galio es semejante químicamente al aluminio. Es anfótero, pero
poco más ácido que el aluminio. La valencia normal del galio es
3+ y forma hidróxidos, óxidos y sales. El galio funde al contacto
con el aire cuando se calienta a 500ºC (930ºF). Reacciona
vigorosamente con agua hirviendo, pero ligeramente con agua a
temperatura ambiente. Las sales de galio son incoloras; se
preparan de manera directa a partir del metal, dado que la
purificación de éste es más simple que la de sus sales.
El galio forma aleaciones eutécticas de bajo punto de fusión con
varios metales, y compuestos intermetálicos con muchos otros.
Todo el aluminio contiene cantidades pequeñas de galio, como
impureza inofensiva, pero la penetración intergranular de grandes
cantidades a 30ºC causa fallas catastróficas.

32. 
El galio es un elemento que se encuentra en el cuerpo, pero en
cantidades muy pequeñas. Por ejemplo, en una persona con una
masa de 70 kilos, hay 0,7 miligramos de galio en su cuerpo.

No tiene beneficios provados en las funciones corporales, y lo más
probable es que solo esté presente debido a las pequeñas
cantidades en el ambiente natural, en el agua, y en los residuos
en los vegetales o frutas.

Se sabe que algunas vitaminas y aguas de distribución comercial
contienen cantidades traza de galio de menos de una parte por
millón.

El galio puro no es una sustancia peligrosa por contacto para los
humanos. Algunos compuestos del galio pueden ser de hecho
muy peligrosos, sin embargo. Por ejemplo, altas exposiciones al
cloruro de galio (III) pueden causar irritación de la
garganta, dificultades de respiración, dolores pectorales, y sus
vapores pueden provocar afecciones muy graves como edema
pulmonar y parálisis parcial.

33.  Una
controversia con el galio involucra las
armas nucleares y la polución. El galio es
usado para unir las minas entre sí. Sin
embargo, cuando las minas se cortan y se
forma polvo de óxido de plutonio, el galio
permanece en el plutonio. El plutonio se ve
inutilizado para su uso como combustible
porque el galio es corrosivo para varios otros
elementos. Si el galio es eliminado, sin
embargo, el plutonio se vuelve útil de nuevo.

34. 
El problema es que el proceso para eliminar el galio
contribuye a una gran cantidad de polución en el agua
con sustancias radiactivas. El galio es un elemento
ideal para ser usado en minas, pero la polución es
destructiva para La Tierra y para la salud de sus
habitantes. Incluso haciéndose esfuerzos para
eliminar la polución del agua, esto incrementaría
significativamente los costes de procedimiento de la
conversión de plutonio en un combustible (en
alrededor de 200 millones de dólares). Los científicos
están trabajando en otro método para limpiar el
plutonio, pero pueden pasar años hasta que sea
completado.

35.  Silicio:
http://www.e-renovables.es/categoria-silicio.html
 Germanio:
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ge.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio
 Galio:
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ga.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Galio