Sólidos Cristalinos

2. SÓLIDOS CRISTALINOS
Curso: Física Electrónica
Ciclo: IV
Ingeniería de Sistemas
Alumno: Lecarnaque Flores Nilson
Profesor: Condori Zamora Kelly
2014

3. El 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.

4. 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.

5. 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.
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)

6. Polvo de silicio.
Policristal de silicio.
Olivino.

7. Aplicaciones
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y es vital para la
industria de la construcción. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el silicio, a
continuación tienes una lista de sus posibles usos:
• El dióxido de silicio y sílice (en forma de arcilla o arena) son componentes importantes de
ladrillos, hormigón y cemento.
• El silicio es un semiconductor. Esto significa que el flujo eléctrico puede ser controlada
mediante el uso de partes de silicio. Por lo tanto, el silicio es muy importante en la
industria eléctrica. Componentes de silicio se utilizan en las computadoras, los
transistores, células solares, pantallas LCD y otros dispositivos semiconductores.
• La mayoría del silicio se utiliza para la fabricación de aleaciones de aluminio y silicio con
el fin de producir piezas fundidas. Las piezas se producen mediante el vertido del
material fundido de aluminio y silicio en un molde. Estas piezas de material fundido se
utilizan generalmente en la industria del automóvil para fabricar piezas para coches.
• La masilla "Silly Putty" antes se hacía mediante la adición de ácido bórico al aceite de
silicona.
• El carburo de silicio es un abrasivo muy importante.
• Los silicatos se puede utilizar para hacer tanto cerámica y como esmalte.
• La arena, que contiene silicio, es un componente muy importante del vidrio.
• La silicona, un polímero derivado del silicio, se utiliza en aceites y ceras, implantes
mamarios, lentes de contacto, explosivos y pirotecnia (fuegos artificiales).
• En el futuro, el silicio puede sustituir al carbón como la principal fuente de electricidad.

8. El Germanio
El germanio es un elemento químico con número atómico
32, y símbolo Ge perteneciente al período 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.
Forma gran número de compuestos organometálicos y es
un importante material semiconductor utilizado en
transistores y fotodetectores. 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.

9. 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)
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

10. Propiedades atómicas del germanio
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 germanio dentro de la tabla
periódica de los elementos, el
germanio se encuentra en el grupo 14
y periodo 4. El germanio tiene una
masa atómica de 72,64 u.
La configuración electrónica del
germanio es [Ar]3d10 4s2 4p2.
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
Electronegativid
ad
2,01
Calor específico 320 J/(K·kg)
Conductividad
eléctrica
1,45 S/m
Conductividad
térmica
59,9 W/(K·m)
Propiedades

11. Aplicaciones
El germanio es una sustancia dura de color blanco grisáceo que se encuentra con los
minerales de zinc, plata, plomo y cobre. Un químico alemán llamado Clemens Winkler
descubrió este elemento en el año 1886 y la llamó así en referencia a Alemania. La
producción principal de germanio es como un subproducto de la obtención del mineral de
zinc y no se producen más de 100 toneladas al año. Es es muy demandado por sus
importantes aplicaciones. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el germanio, a
continuación tienes una lista de sus posibles usos:
 El germanio se utiliza como material semiconductor. Se usa generalmente, junto
al silicio, en los circuitos integrados de alta velocidad para mejorar su rendimiento. En
algunos casos se está planteando sustituir al silicio por germanio para hacer chips
miniaturizados.
 También se utiliza en las lámparas fluorescentes y algunos didodos LED.
 Algunos pedales de guitarra contienen transistores de germanio para producir un tono
de distorsión característico.
 Se puede utilizar en los paneles solares. De hecho, los robots exploradores de marte
contienen germanio en sus células solares.
 El germanio se combina con el oxígeno para su uso en las lentes de las cámaras y la
microscopía. También se utiliza para la fabricación del núcleo de cables de fibra óptica.
 También se utiliza en aplicaciones de imágenes térmicas para uso militar y la lucha
contra incendios.
 El germanio se utiliza en el control de los aeropuertos para detectar las fuentes de
radiación.
 Hay algunos indicios de que puede ayudar al sistema inmunológico de pacientes con
cáncer, pero esto todavía no está probado. Actualmente el germanio está considerado
como un peligro potencial para la salud cuando se utiliza como suplemento nutricional.

12. Galio
Número atómico: 31
Grupo: 13
Periodo: 4
Configuración
electrónica:
[Ar] 3d10 4s2 4p1
Estados de
oxidación:
+3
Electronegatividad: 1.81
Radio atómico /
pm:
122.1
Masa atómica
relativa:
69.723 ± 0.001
El galio se descubrió espectroscópicamente en 1875 por
el químico francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran y
recibió su denominación en honor de Francia, que
antiguamente se llamaba Galia. Es uno de los elementos
cuyas propiedades predijo Mendeléev (eka-aluminio). Es
un metal blando de color blanco argéntico. Es un
elemento metálico que se mantiene en estado líquido en
un rango de temperatura más amplio que cualquier otro
elemento. El galio aparece en pequeñas cantidades en
minerales de aluminio y zinc, pero las fuentes más ricas
contienen menos del 1%de galio. Su bajo punto de fusión
y su alto punto de ebullición lo hacen idóneo para fabricar
termómetros de alta temperatura. 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.

13. PROPIEDADES FISICAS
Densidad / g
dm-3:
5907 (293 K)
6113.6 (m.p.)
Molar volume
/ cm3mol-1:
11.80 (293 K)
11.40 (m.p.)
Resistencia
eléctrica /
μΩcm:
17.4 (20 °C)
PROPIEDADES TÉRMICAS
Conductividad térmica / W m-1K-1: 40.6
Punto de fusión / °C: 29.76
Punto de ebullición / °C: 2204
Calor de fusión / kJ mol-1: 5.59
Calor de vaporización / kJ mol-1: 270.3
Calor de atomización / kJ mol-1: 276
Estructura
cristalina:
ortorrómbica
centrada en las
bases
Dimensiones de la
celda unidad / pm:
a=451.86,
b=765.70,
c=452.58
Grupo espacial: Cmca

14. Propiedades
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 estado del galio en su forma natural es sólido. El galio es un elmento
químico de aspecto blanco plateado y pertenece al grupo de los metales del
bloque p. El número atómico del galio es 31. El símbolo químico del galio es
Ga. El punto de fusión del galio es de 302,91 grados Kelvin o de 30,76
grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del galio es de
2477 grados Kelvin o de 2204,85 grados celsius o grados centígrados.
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)

15. Aplicaciones del galio
El galio es una sustancia plateado blanda y se funde a temperaturas
ligeramente superiores a la temperatura ambiente. Fue descubierto en 1875 por
el químico francés Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. La mayor parte de
producción de galio se produce como un subproducto de la producción
de aluminio o zinc. El galio tiene una amplia variedad de usos en diferentes
industrias. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el galio, a
continuación tienes una lista de sus posibles usos:
• 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.

16. Fuentes Electrónicas
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
http://www.evwind.com/wp-content/uploads/2012/07/pvgrande1.jpg
http://elementos.org.es/silicio
http://innovaseals.com.mx/boletines/boletines2011/abril2011/boletinabril.html
http://www.electronica.humanet.co/consult/atomogerman.htm
https://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/elementos/ge.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio
http://elementos.org.es/germanio
http://centrodeartigo.com/articulos-para-saber-mas/article_48608.html
http://www.ecured.cu/index.php/Galio
http://elementos.org.es/galio
http://es.wikipedia.org/wiki/Galio
http://www.periodni.com/es/ga.html