Universidad Privada TELESUP

1. Estructura cristalina, propiedades y aplicaciones del
Silicio, Germanio y Galio
SÓLIDOS
CRISTALINOS
Curso: Física Electrónica
Profesor del curso: Roberto Rodríguez Cahuana
Presentado por: Rolando Villanueva Pariona
Carrera: Ingeniería de Sistemas e Informática
Ciclo : IV
Año : 2014

2. El silicio es un elemento químico metaloide. 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.
EL SILICIO

3. Entendida como:
1. La cristalinidad. Es un factor esencial, dependiendo de la cristalinidad se podrá ejecutar
un método u otro para extraer y utilizar el elemento. La cristalinidad se refiere a la
disposición que tienen los átomos en la estructura cristalina. El silicio se puede
encontrar en tres estados cristalinos: monocristalino, policristalino y amorfo.
2. Absorción. Nos referimos al coeficiente de absorción que tienen los elementos sobre la
luz, o mejor dicho, sobre unas longitudes de onda. Si un material dispone de un
coeficiente pequeño significará que tiene poca absorción. Por esto, las células de silicio
cristalino tienen un espesor considerable, porque su coeficiente no es elevado.
3. El coste. Por supuesto, tenemos que tener en cuenta este factor. Siempre estará
estrechamente relacionado con la extracción del material, su manipulación, los métodos
para purificarlo, etc.
Número atómico: 14
Grupo: 4
Familia: Carbonoideos
Símbolo: Si
Masa Atómica: 28,0855
Número de protones/electrones: 14
Número de neutrones (Isótopo 28-Si):14
Estructura electrónica: [Ne] 3s2 3p2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 4
Números de oxidación: - 4, +2, +4
SILICIO

4. Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 39,6
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 383,3
Punto de Fusión (ºC): 1414
Punto de Ebullición (ºC): 3265
Densidad (kg/m3): 2329; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 12,06
Estructura cristalina: Cúbica
Color: El silicio cristalino es gris con brillo
metálico. El amorfo es marrón.
Descubierto en: 1822 por: Berzelius (silicio amorfo) y Deville (1854) (silicio
cristalino)
Fuentes: Sílice y otros minerales: olivino [(Mg,Fe)2(SiO4)], granate
[Ca3Al2(SiO4)3], espodumena [(LiAl)(Si2O6)], talco [Mg3(Si4O10)(OH)2]
Usos: Semiconductores (hiperpuro o dopado con boro, galio, fósforo o
arsénico): transistores, células solares, rectificadores y otros dispositivos de
estado sólido; vidrios, material refractario, porcelanas, cementos, aleaciones
(ferrosilicio). El silicio amorfo hidrogenado se emplea en células solares
SILICIO

5. Aplicaciones
 En electrónica y microelectrónica para la creación de
chips que se implantan en transistores, pilas solares y
una gran variedad de circuitos electrónicos, También se
usa para fabricar los núcleos de los transformadores
eléctricos.
 En material refractario: cerámicas, vidriados,
esmaltados y aislantes.
 El carburo de silicio es uno de los abrasivos más
importantes.
 En la medicina se usa en implantes de seno y lentes de
contacto.
 En aleaciones: en la industria del acero se usa como
componente de las aleaciones de silicio-acero, también
se usa con bronce y el cobre.

6. 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.
El germanio es un elemento químico con número atómico 32, y
símbolo Ge perteneciente al grupo 4 de la tabla periódica de los
elementos.
.
Germanio

7. Características principales:
1. 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.
2. Forma gran número de compuestos órgano metálicos 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.
Germanio

8. Símbolo: Ge
Clasificación: Elementos carbonoides Grupo
14 Metaloide
Número Atómico: 32
Masa Atómica: 72,61
Número de protones/electrones: 32
Número de neutrones (Isótopo 73-Ge): 41
Estructura electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 4
Números de oxidación: +2, +4
Electronegatividad: 2,01
Energía de ionización (kJ.mol-1): 784
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 116
Radio atómico (pm): 122
Radio iónico (pm) (carga del ion): 272(-4), 90(+2)
Germanio

9. Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 34,7
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 334,3
Punto de Fusión (ºC): 938,25
Punto de Ebullición (ºC): 2833
Densidad (kg/m3): 5323; (25 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 13,64
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Grisáceo
Descubierto en: 1886
Descubierto por: C. Winkler
Fuentes: Refinado de cobre, cinc, plomo. Productos de combustión de ciertos
carbones. Minerales: argirodita [4Ag2S.GeS2], germanita [FeCu6GeS8, que
contiene hasta un 8% del elemento y galio, arsénico y cinc].
Usos: Semiconductores y transistores. En forma de monocristales para la
fabricación de elementos ópticos (lentes, prismas y ventanas) para espectroscopía
infrarroja: Espectroscopios, detectores de infrarrojos. El alto índice de refracción del
óxido de germanio lo hace útil para la fabricación de lentes gran angular de cámaras
fotográficas y objetivos de microscopio. Aleaciones (alguna con niobio y aluminio es
superconductora a 20,7 K). Catalizador.
Germanio

10. 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 del
ambiente (como cesio, mercurio y
rubidio) e incluso cuando se sostiene
en 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
puntos 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.
GALIO

11. Estructura Cristalina
GALIO

12. El galio es un metal blando, grisáceo en estado líquido y plateado brillante al
sodificar, 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
coge en la mano por su bajo punto de fusión (28,76 ºC). El rango de temperatura en
el que permanece líquido es uno de los más altos de los metales (2174 ºC 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.
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 solidificar el líquido. 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.
Características principales
GALIO

13. Símbolo: Ga
Clasificación: Elementos térreos Grupo 13 Otros Metales
Número Atómico: 31
Masa Atómica: 69,723
Número de protones/electrones: 31
Número de neutrones (Isótopo 70-Ga): 39
Estructura electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p1
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 3
Números de oxidación: +1, +3
Electronegatividad: 1,81
Energía de ionización (kJ.mol-1): 577
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 29
Radio atómico (pm): 153
Radio iónico (pm) (carga del ion): 113(+1),
62(+3)
Galio
GALIO

14. Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 5,59
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 256,1
Punto de Fusión (ºC): 29,76
Punto de Ebullición (ºC): 2204
Densidad (kg/m3): 5906; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 11,81
Estructura cristalina: Ortorrómbica
Color: Blanco con brillo plateado.
Descubierto en: 1875
Descubierto por: P. E. Lecoq de Boisbaudran
Fuentes: Minerales: galita [CuGaS2], sohngeita [Ga(OH)3], germanita. Trazas del
elemento se encuentran en diásporo, esfalerita, bauxita y carbón (en algunas
cenizas de chimeneas donde se quema carbón se ha encontrado que contienen
hasta 1,5% de galio).
Usos: Semiconductores (arseniuro de galio) (transistores, memoria de
ordenadores), aleaciones para fusibles (de bajo punto de fusión), aleaciones
superconductoras a baja temperatura, aparatos de medida de temperatura (600 a
1200 º C en estado líquido), materiales magnéticos, espejos.
GALIO

15. Aplicaciones
 La principal aplicación del galio (arseniuro
de galio) es la construcción de circuitos
integrados y dispositivos optoelectrónicas
como diodos láser y LED.
 Curaciones dentales
 Suelda materiales no metálicos
 Como semiconductor para uso en
rectificadores, transistores,
fotoconductores, fuentes de luz,
diodos láser o máser y aparatos de
refrigeración.
 Construcción de espejos
 En termómetros de alta temperatura por su
bajo punto de fusión.
 El isótopo Ga-67 se usa en medicina
nuclear.
GALIO

16.  http://es.scribd.com/doc/102713406/Solidos-Cristalinos
 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili.html
 http://solete.nichese.com/silicio.html
 http://www.google.com.pe/search?q=estructura+cristalina+Silicio&hl=es&qscrl=1&biw=1440
&bih=775&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=BTxwUdSBNs_H4APn74HYCg&ved=0
CCoQsAQ
 http://www.lenntech.es/periodica/elementos/si.htm
 http://www.rdnattural.es/plantas-y-nutrientes-para-el-organismo/minerales/silicio/
 http://www.slideshare.net/victoreus/los-solidos-cristalinos
 http://www.textoscientificos.com/quimica/cristales/estructura-cristalina
 http://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/ge.html
 http://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/si.html
 http://www.uam.es/docencia/museovir/web/Museovirtual/tperiodica/elementos2/si.htm
 https://sites.google.com/site/3scbequipo7/unidad3/3-4-aplicaciones-en-la-ingenieria-silicio-
galio-germanio-etc
FUENTES DE INFORMACIÓN