El documento resume las propiedades y aplicaciones del silicio, germanio y galio. El silicio tiene una estructura cristalina cúbica centrada en las caras y se utiliza ampliamente en la industria electrónica y microelectrónica. El germanio también tiene una estructura cúbica centrada en las caras y se usa en fibra óptica y electrónica. El galio tiene una estructura cristalina ortorrómbica y se emplea principalmente para construir circuitos integrados y dispositivos optoelectrónicos

2. SOLIDOS CRISTALINOS
Estructura cristalina, propiedades y
aplicaciones de los siguientes
elementos:
Silicio
Germanio
Galio

3. SILICIO
Polvo de silicio Policristal de silicio Olivino.

4. 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 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.

5. ESTRUCTURA CRISTALINA
DEL SILICIO

6. silicio
Estructura cristalina Cúbica centrada en las
caras
N° CAS 7440-21-3
N° EINECS 231-130-8
Calor específico 700 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 4.35·10-4
S/m
Conductividad térmica 148 W/(K·m)
Velocidad del sonido 8433 m/s a 293,15 K(20
°C)
ESTRUCTURA CRISTALINA
DEL SILICIO

7. PROPIEDADES
• 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. PROPIEDADES
• Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el gas tetra
fluoruro 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.

9. PROPIEDADES
• 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. 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 Silicón 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. APLICACIONES
• 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. APLICACIONES
• 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. APLICACIONES
• 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. APLICACIONES
• 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. APLICACIONES
• 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. APLICACIONES
• 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

17. GERMANIO

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

19. ESTRUCTURA CRISTALINA
DEL GERMANIO

20. ESTRUCTURA CRISTALINA
DEL GERMANIO
germanio
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
N° CAS 7440-56-4
N° EINECS 231-164-3
Calor específico 320 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 1,45 S/m
Conductividad térmica 59,9 W/(K·m)
Velocidad del sonido 5400 m/s a 293,15 K(20 °C)

21. PROPIEDADES
• 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 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.

22. APLICACIONES
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

23. GALIO

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

25. ESTRUCTURA CRISTALINA
DEL GALIO

26. ESTRUCTURA CRISTALINA
DEL GALIO
galio
Estructura cristalina Ortorrómbica
N° CAS 7440-55-3
N° EINECS 231-163-8
Calor específico 370 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 6,78 106
S/m
Conductividad térmica 40,6 W/(K·m)
Velocidad del sonido 2740 m/s a 293,15 K(20 °C)

27. PROPIEDADES
• 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. PROPIEDADES
• 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. APLICACIONES
• 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. APLICACIONES
• 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