Este documento describe la estructura cristalina, propiedades y aplicaciones del silicio, germanio y galio. Explica que el silicio y germanio son metaloides o semiconductores con estructura cúbica centrada en las caras, mientras que el galio es un metal blando con estructura ortorrómbica. Además, detalla algunas de sus propiedades físicas y sus usos principales como semiconductores.
La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico).
Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad (tal como el cobre) y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo.
La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados químicamente, formando los minerales conocidos con el nombre de menas.
La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico).
Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad (tal como el cobre) y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo.
La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados químicamente, formando los minerales conocidos con el nombre de menas.
SÓLIDOS CRISTALINOS
Investiga en el Internet sobre los siguientes elementos, describe su estructura cristalina, propiedades y aplicaciones:
a) Silicio
El silicio es un elemento químico metaloide, número atómico 14 y situado en el grupo 14 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.
ESTRUCTURA CRISTALINA DEL SILICIO
La ilustración de arriba muestra la disposición de los átomos de silicio en una célula unitaria, con números que indican la altura del átomo por encima de la base del cubo, como una fracción de la dimensión de la celda.
El silicio cristaliza con el mismo patrón que el diamante, en una estructura que Ashcroft y Mermin llaman celosías primitivas, "dos cubos interpenetrados de cara centrada". Las líneas entre los átomos de silicio en la ilustración de la red, indican los enlaces con los vecinos más próximos. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. El germanio tiene la misma estructura del diamante, con una dimensión de celda de 0,566 nm.
PROPIEDADES DEL SILICIO
El silicio 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 silicio, son semiconductores.
El estado del silicio en su forma natural es sólido (no magnético). El silicio es un elmento químico de aspecto gris oscuro azulado y pertenece al grupo de los metaloides. El número atómico del silicio es 14. El símbolo químico del silicio es Si. El punto de fusión del silicio es de 1687 grados Kelvin o de 1414,85 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del silicio es de 3173 grados Kelvin o de 2900,85 grados celsius o grados centígrados.
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
3. SILICIO
El silicio 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 silicio, son semiconductores.
El estado del silicio en su forma
natural es sólido (no magnético)
4. ESTRUCTURA CRISTALINA
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)
6. GERMANIO
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.
7. ESTRUCTURA CRISTALINA
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)
9. GALIO
El galio pertenece al grupo de elementos
metálicos conocido como metales del bloque p
que están situados junto a los metaloides o
semimetales en la tabla periódica. Este tipo de
elementos tienden a ser blandos y presentan
puntos de fusión bajos, propiedades que
también se pueden atribuir al galio, dado que
forma parte de este grupo de elementos.
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 azul y violeta y diodos
láser
10. ESTRUCTURA CRISTALINA
Estructura cristalina Ortorrómbica
N° CAS 7440-55-3
N° EINECS 231-163-8
Calor específico 370 J/(K·kg)
Conductividad
eléctrica
6,78 10
6
S/m
Conductividad
térmica
40,6 W/(K·m)
Velocidad del
sonido
2740 m/s a
293,15 K(20 °C)