Solidos cristalinos

1. SÓLIDOS
CRISTALINOS
POR: ANGEL E. ASQUES ZEGARRA

2. Germanio
 Aplicaciones:
 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.
 Quimioterapia.
 El tetracloruro de germanio es un ácido de Lewis y se usa como catalizador en la síntesis de polímeros
(PET).

3. Propiedades
 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 939,25 grados celsius o
grados centígrados. El punto de ebullición del germanio es de 3093
grados Kelvin o de 2820,85 grados celsius o grados centígrados.

4. Características del germanio
Germanio
Símbolo químico Ge
Número atómico 32
Grupo 14
Periodo 4
Aspecto blanco grisáceo
Bloque p
Densidad 5323 kg/m3
Masa atómica 72.64 u
Radio medio 125 pm
Radio atómico 125
Radio covalente 122 pm
Configuración electrónica [Ar]3d10 4s2 4p2
Electrones por capa 2, 8, 18, 4
Estados de oxidación 4
Óxido anfótero
Estructura cristalina cúbica centrada en las caras
Estado sólido
Punto de fusión 1211.4 K
Punto de ebullición 3093 K
Calor de fusión 36.94 kJ/mol
Presión de vapor 0,0000746 Pa a 1210 K
Electronegatividad 2,01
Calor específico 320 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 1,45 S/m
Conductividad térmica 59,9 W/(K·m)

5. Silicio
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. 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.
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 (véase 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.
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

6. Propiedades atómicas del silicio
 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 110 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de
111 pm, su radio covalente es de 111 pm y su radio de Van der Waals
es de 210 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.

7. Características del silicio
Silicio
Símbolo químico Si
Número atómico 14
Grupo 14
Periodo 3
Aspecto gris oscuro azulado
Bloque p
Densidad 2330 kg/m3
Masa atómica 28.0855 u
Radio medio 110 pm
Radio atómico 111
Radio covalente 111 pm
Radio de van der Waals 210 pm
Configuración electrónica [Ne]3s2 3p2
Electrones por capa 2, 8, 4
Estados de oxidación 4
Óxido anfótero
Estructura cristalina cúbica centrada en las caras
Estado sólido
Punto de fusión 1687 K
Punto de ebullición 3173 K
Calor de fusión 50.55 kJ/mol
Presión de vapor 4,77 Pa a 1683 K
Electronegatividad 1,9
Calor específico 700 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 2,52·10-4S/m
Conductividad térmica 148 W/(K·m)

8. Galio
Aplicaciones
 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.

9. Propiedades atómicas del galio
 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 galio dentro de la tabla periódica de los elementos, el
galio se encuentra en el grupo 13 y periodo 4. El galio tiene una masa
atómica de 69,723 u.
 La configuración electrónica del galio es [Ar]3d10 4s2 4p1. 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 galio es de 130 pm, su radio atómico o radio de Bohr
es de 136 pm, su radio covalente es de 126 pm y su radio de Van der
Waals es de 187 pm. El galio tiene un total de 31 electrones cuya
distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la
segunda tiene 8 electrones, en su tercera capa tiene 18 electrones y
en la cuarta, 3 electrones.

10. Características del galio
Galio
Símbolo químico Ga
Número atómico 31
Grupo 13
Periodo 4
Aspecto blanco plateado
Bloque p
Densidad 5904 kg/m3
Masa atómica 69.723 u
Radio medio 130 pm
Radio atómico 136
Radio covalente 126 pm
Radio de van der Waals 187 pm
Configuración electrónica [Ar]3d10 4s2 4p1
Electrones por capa 2, 8, 18, 3
Estados de oxidación 3
Óxido anfótero
Estructura cristalina ortorrómbica
Estado sólido
Punto de fusión 302.91 K
Punto de ebullición 2477 K
Calor de fusión 5.59 kJ/mol
Presión de vapor 9,31 × 10-36Pa a 302,9 K
Electronegatividad 1,81
Calor específico 370 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 6,78 106S/m
Conductividad térmica 40,6 W/(K·m)

11. Bibliografía
 http://elementos.org.es/galio
 http://elementos.org.es/germanio
 http://elementos.org.es/silicio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Galio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio