El documento proporciona información sobre tres elementos químicos: 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 es un metaloide que se usa en fibra óptica y electrónica debido a sus propiedades semiconductoras. El galio es un metal blando que se encuentra en estado líquido cerca de la temperatura ambiente y se emplea principalmente en la fabricación de circuitos integrados.

1. Silicio
Javier Juan Castro Sánchez

3.  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 carbono ideos 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.
Concepto.-

4.  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.
Aplicaciones.-

5.  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;

6.  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.

7.  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.

8.  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.

9.  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.
 Laconductividad del silicio se puede
controlar añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas llamadas
dopantes.

10.  La capacidad de controlar las
propiedades eléctricas del silicio
y su abundancia en la
naturaleza.
 Han posibilitado el
desarrollo, aplicación de los
transistores y circuitos
integrados que se utilizan en la
industria electrónica.

11.  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.

12.  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.

13.  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.

14.  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.

15.  Otro compuesto de silicio importante es el
carborundo, un compuesto de silicio y
carbono que se utiliza como abrasivo.
 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.

16. Germanio

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

19.  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.

20.  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 Si/Ge en circuitos
integrados de alta velocidad.
 También se utilizan compuestos sándwich 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.

21.  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).

22. Galio

24.  El galio es un elemento químico de
la tabla periódica de número atómico 31 y
símbolo Ga.
 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)

25.  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 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.

26.  Presenta una acusada tendencia
a sub enfriarse 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.

27.  La cristalización no se produce en ninguna
de las estructuras simples; la fase estable
en condiciones 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.

28.  A otra presión y temperatura se han
encontrado numerosas fases estables y
meta estables distintas.
 El galio corroe otros metales
al difundirse en sus redes cristalinas.

29.  Aplicaciones
 La parte más importante de la producción de galio
sirve para la producción de arseniuro de galio, que
como material semiconductor en algunas aplicaciones
es superior al Silicio.
 La principal aplicación del galio (arseniuro de galio)
es la construcción de circuitos integrados y
dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y
LED.
 Se emplea en el dopado de semiconductores y en la
fabricación de dispositivos de estado sólido como:
transistores, diodos, células solares, etc.
 Se utiliza en aleaciones con bajo punto de fusión.

30.  Bibliografía
 Alfred Zehe; Andreas Thomas(2009)
Tecnologia Epitaxial de Silicio. Ed:
Intercon Verlagsgruppe.
 Dr. D. Aurelio Beltran (2010) Quimica
Vol.02 Ed: Reverte S.A.

31. Imágenes
 Silicio
 http://eltamiz.com/wp-content/uploads/2008/02/silicio1.jpg
 http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/imagenes/publicas/ta
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 Germanio
 http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/imagenes/publicas/ta
m3/pq/pq3zwfv16bxdjtmf.jpg
 http://www.rdnattural.es/wp-
content/uploads/2010/05/Germanio.jpg
 Galio
 http://quimica.laguia2000.com/wp-
content/uploads/2012/03/sjxmj1li3rabfwgw.jpg
 http://3.bp.blogspot.com/_rQ7K_lauh44/SxT37VdztSI/AAAAAAAA
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