Este documento describe las propiedades de tres sólidos cristalinos: silicio, germanio y galio. El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y se utiliza ampliamente en la industria electrónica. El germanio tiene una pequeña banda prohibida que le permite responder a la radiación infrarroja y se usa en transistores y detectores de fotones. El galio es el único metal que puede estar en estado líquido cerca de la temperatura ambiente y se aplica en termómetros, semiconductores y paneles solares

1. SOLIDOS
CRISTALINOS
Silicio
Germanio
Galio
Por Ronny Hernandez Arias
Estudiante Ingeniería de Sistema e Informática

2. Silicio
 El silicio es un elemento
químico metaloide,
número atómico 14 y
situado en el grupo 14 de
la tabla periódica de los
elementos 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.

3. ESTRUCTURA CRISTALINA
 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.

4. PROPIEDADES
Propiedades atómicas
Radio medio 120 pm
Electronegatividad 1,9 (Pauling)
Radio atómico (calc) 111 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente 111 pm
Radio de van der Waals 210 pm
Estado(s) de oxidación 4
Óxido Anfótero
1.ª Energía de ionización 786,5 kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1577,1 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 3231,6 kJ/mol
4.ª Energía de ionización 4355,5 kJ/mol
5.ª Energía de ionización 16091 kJ/mol
6.ª Energía de ionización 19805 kJ/mol
7.ª Energía de ionización 23780 kJ/mol
8.ª Energía de ionización 29287 kJ/mol
9.ª Energía de ionización 33878 kJ/mol
10.ª Energía de ionización 38726 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido (no magnético)
Densidad 2330 kg/m3
Punto de fusión 1687 K (1414 °C)
Punto de ebullición 3173 K (2900 °C)
Entalpía de vaporización 384,22 kJ/mol
Entalpía de fusión 50,55 kJ/mol
Presión de vapor 4,77 Pa a 1683 K

5. 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 el Valle del Silicio a la
región de California en la que concentran
numerosas empresas del sector de la electrónica
y la informática. También se están estudiando las
posibles aplicaciones del siliceno, que es una
forma alotrópica del silicio que forma una red
bidimensional similar al grafeno.

6. GERMANIO
 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.

7. ESTRUCTURA CRISTALINA
 La estructura de estado sólido
de germanio es: ccp (cúbica
de empaquetamiento
compacto)
 Muchos sólidos inorgánicos
tienen estructura cristalina.
Este diagrama muestra un
ordenamiento de átomos en
una "celda unitaria" de
germanio. Los espacios entre
los átomos han sido
exagerados para mayor
claridad.
 Aunque el crecimiento aislado
de Bridgman fue descubierto
en experimentos realizados en
el espacio, los científicos han
aprendido cómo hacer
cristales utilizando este
método también en tierra
firme.

8. PROPIEDADES
PROPIEDADES FÍSICAS
Densidad
 Densidad del sólido : 5323 kg m -3
 Volumen molar : 13.63 cm 3
Propiedades eléctricas
 Resistividad eléctrica : cerca de 50 000 × 10 -8 Ω m; o mO cm
Propiedades elásticas
 Módulo de Young : (sin datos) GPa
 Rigidez módulo : (sin datos) GPa
 Módulo de volumen : (sin datos) GPa
 El coeficiente de Poisson : (sin datos) (sin unidades)
Durezas
 Dureza mineral : 6.0 (sin unidades)
 Dureza Brinell : (sin datos) MN m -2
 Vickers dureza : (sin datos) MN m -2
PROPIEDADES DE CALOR
 Punto de fusión : 1211.4 [938.3 ° C (1720.9 ° F)] K
 Punto de ebullición : 3093 [2820 ° C (5108 ° F)] K
 Gama Liquid : 1881.6 K
 Temperatura crítica : (sin datos) K
 Temperatura de superconducción : (sin datos) K

9. APLICACIONES
 El germanio se utiliza como material semiconductor. Se usa
generalmente, junto al silicio, en los circuitos integrados de alta
velocidad para mejorar su rendimiento. En algunos casos se
está planteando sustituir al silicio por germanio para hacer chips
miniaturizados.
 También se utiliza en las lámparas fluorescentes y algunos
didodos LED.
 Algunos pedales de guitarra contienen transistores de germanio
para producir un tono de distorsión característico.
 Se puede utilizar en los paneles solares. De hecho, los robots
exploradores de marte contienen germanio en sus células
solares.
 El germanio se combina con el oxígeno para su uso en las lentes
de las cámaras y la microscopía. También se utiliza para la
fabricación del núcleo de cables de fibra óptica.
 También se utiliza en aplicaciones de imágenes térmicas para
uso militar y la lucha contra incendios.
 El germanio se utiliza en el control de los aeropuertos para
detectar las fuentes de radiación.
 Hay algunos indicios de que puede ayudar al sistema
inmunológico de pacientes con cáncer, pero esto todavía no
está probado. Actualmente el germanio está considerado
como un peligro potencial para la salud cuando se utiliza como
suplemento nutricional.

10. GALIO
 El galio es el único metal, excepto
para el mercurio, cesio, rubidio y, que
puede ser la temperatura ambiente
cerca de líquidos; esto hace posible su
uso en los termómetros de alta
temperatura. Cuenta con una de las
gamas más largas líquidos de
cualquier metal y tiene una baja
presión de vapor, incluso a altas
temperaturas.
 Galio ultra-pura tiene un hermoso
aspecto plateado, y el metal sólido
exhibe una fractura conchoidal similar
al vidrio. El metal se expande en
solidificación; Por lo tanto, no se debe
almacenar en recipientes de vidrio o
de metal, ya que pueden romper
como los solidifica el metal.

11. ESTRUCTURA CRISTALINA
 Espacio número de grupo: 64
 Estructura: ortorrómbica
 Parámetros celulares:
una: 451,97 pm
b: 766,33 pm
c: 452,6 pm
α: 90.000 °
β: 90.000 °
γ: 90.000 °
 Usted puede ver la estructura de
galio:
 interactiva (mejor, pero la
página tardará más en cargar) o
 no interactiva

12. PROPIEDADES
Densidad
•Densidad del sólido : 5904 kg m -3
•Volumen molar : 11.80 cm 3
Propiedades elásticas
•Módulo de Young : (sin datos) GPa
•Rigidez módulo : (sin datos) GPa
•Módulo de volumen : (sin datos) GPa
•El coeficiente de Poisson : (sin datos) (sin unidades)
Durezas
•Dureza mineral : 1.5 (sin unidades)
•Dureza Brinell : 60 MN m -2
•Vickers dureza : (sin datos) MN m -2
Propiedades eléctricas
•Resistividad eléctrica : cerca de 14 × 10 -8 Ω m; o mO cm
El calor y la conducción
•Conductividad térmica : 29 W m -1 K -1
•Coeficiente de dilatación térmica lineal : 120 × 10 -6 K -1
Propiedades ópticas
•Reflectividad : (sin datos)%
•Índice de refracción : (sin datos) (sin unidades)
Propiedades acústicas
•Velocidad del sonido : 2740 m s -1
Temperaturas
•Punto de fusión : 302.91 [29.76 ° C (85.57 ° F)] K
•Punto de ebullición : 2477 [2204 ° C (3999 ° F)] K
•Gama Liquid : 2174.09 K
•Temperatura crítica : (sin datos) K
•Temperatura de superconducción : 1.083 [o -272.067 ° C (-457,72 ° C)] K
Entalpías
•Entalpía de fusión : 5,59 kJ mol -1
•Entalpía de vaporización : 256 kJ mol -1
•Entalpía de atomización : 277 kJ mol -1

13. APLICACIONES
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 azule 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.
 También tiene muchas aplicaciones médicas.
Por ejemplo, las sales de galio se usan para
tratar a personas con exceso de calcio en su
sangre. Los isótopos de galio se utilizan en
medicina nuclear para explorar a los pacientes
en ciertas circunstancias.

14. Bibliografia
 http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Galio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
 http://elementos.org.es/galio
 http://elementos.org.es/germanio
 http://elementos.org.es/silicio
 http://www.webelements.com/gallium/
 http://www.webelements.com/silicon/
 http://www.webelements.com/germanium/