El documento describe las propiedades de tres sólidos cristalinos: el silicio, el germanio y el galio. Explica que estos elementos tienen una estructura periódica ordenada y propiedades intermedias entre metales y no metales. Luego detalla la estructura atómica, puntos de fusión, usos principales y aplicaciones de cada uno, incluyendo su uso en semiconductores, circuitos electrónicos, termómetros y paneles solares.

1. TEMA: SÓLIDOS CRISTALINOS
ALUMNO: DE LA CRUZ DELGADO, HÉCTOR
CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS
CURSO: FÍSICA ELECTRÓNICA
IV CICLO

2. Un sólido cristalino es aquél que tiene
una estructura periódica y ordenada,
que se expande en las tres direcciones
del espacio, por lo que presentan una
forma invariante, salvo por la acción de
fuerzas externas.
A continuación detallaremos la estructura,
propiedades y aplicaciones del Silicio, Germanio
y Galio

3. 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.
ESTRUCTURA DEL SILICIO

4. 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.

5. APLICACIONES DEL SILICIO
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y es vital para la
industria de la construcción, 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.

6. ESTRUCTURA DEL GERMANIO
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

7. PROPIEDADES DEL 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.
El estado del germanio en su forma natural es sólido.
El germanio es un elmento químico de aspecto blanco
grisáceo y pertenece al grupo de los metaloides. El
número atómico del germanio es 32. El símbolo
químico del germanio es Ge. El punto de fusión del
germanio es de 1211,4 grados Kelvin o de 939,25
grados celsius o grados centígrados. El punto de
ebullición del germanio es de 3093 grados Kelvin o de
2820,85 grados celsius o grados centígrados.

8. 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 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).
APLICACIONES DEL GERMANIO

9. ESTRUCTURA DEL GALIO
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)
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.

10. PROPIEDADES DEL 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 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.

11. 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.