Este documento describe las propiedades y aplicaciones de tres materiales cristalinos: el silicio, el germanio y el galio. El silicio se utiliza ampliamente en la industria de los semiconductores y los chips de computadora. El germanio también se usa como semiconductor y en lentes infrarrojas. El galio se emplea en aleaciones de bajo punto de fusión, semiconductores y detectores de neutrinos solares.
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
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
Silicio
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.
Se utiliza en aleaciones para dar mayor resistencia aluminio, magnesio, cobre y otros mentales. También en la preparación de las siliconas y cerámica técnica. Es muy cotizados en la Industria electrónica y microelectrónica como material básico para la creación de chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. Las células fotovoltaicas para la conversión directa de energía solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico.
Germanio
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 se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con una abundancia de 6.7 partes por millón (ppm). El germanio se halla como sulfuro o está asociado a los sulfuros minerales de otros elementos, en particular con los del cobre, zinc, plomo, estaño y antimonio.
- 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.
Galio
Elemento químico lo descubrió Lecoq de Boisbaudran en Francia en 1875. El galio sólido parece gris azulado cuando se expone a la atmósfera. El galio líquido es blanco plateado, con una superficie reflejante brillante. Su punto de congelación es más bajo que el de cualquier metal con excepción del mercurio (-39ºC o -38ºF) y el cesio (28.5ºC u 83.3ºF).
Tiene un gran intervalo de temperatura en el estado líquido, y se ha recomendado su uso en termómetros de alta temperatura y manómetros. En aleación con plata y estañó, el galio suple en forma adecuada la amalgama en curaciones dentales; también sirve para soldar materiales no metálicos, incluyendo gemas o amtales. El arseniuro de galio puede utilizarse en sistemas para transformar movimiento mecánico en impulsos eléctricos. Los artículos sintéticos superconductores pueden prepararse por la fabricación de matrices porosas de vanadio o tántalo impregnados con hidruro de galio. El galio ha dado exce
Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con alimentación eléctrica en corriente alterna. Un motor es una máquina motriz, esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía en energía mecánica de rotación o par.
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Caso pratico análise analise de vibrações em rolamento de HVAC para resolver problema de lubrificação apresentado durante a 1ª reuniao do Vibration Institute em Lisboa em 24 de maio de 2024
3. Símbolo: Si
Configuración electrónica: Ne 3s2 3p2
Punto de fusión: 1.414 °C
Número atómico: 14
Radio atómico: 117,6 pm
Masa atómica: 28,0855 ± 0,0003 u
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.
Silicio
4. El silicio a temperatura ambiente 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.
Su átomo consta de 14 protones, 14 electrones y
14 neutrones
2
3
1
1
2
3
5. Estructura
Cristalina
Como podemos observar en el dibujo,
el átomo de silicio presenta un enlace
covalente, esto quiere decir que cada
átomo está unido a otros cuatro
átomos y compartiendo sus electrones
de valencia.
Es el segundo elemento más
abundante en la corteza
terrestre (27,7% en peso)
después del oxígeno.
6. 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.
Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el
gas tetrafluoruro de silicio, SiF4 , y es atacado por los
ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido
de silicio formado inhibe la reacción.
El silicio constituye un 28% de la corteza terrestre. No
existe en estado libre, sino que se encuentra en forma
de dióxido de silicio y de silicatos complejos.
7. • El cristal es muy duro (raya el vidrio), poco soluble y brillo
metalizado. Es importantísimo, debido a su carácter semiconductor,
en la industria informática ya que es necesario para la fabricación
de chips y transistores.
• También es utilizado en la fabricación de cementos y ladrillo.
Resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los
halógenos y las bases diluidas.
• Es relativamente inerte.
8. Aplicaciones
1. Utilizado para producir chips para ordenadores.
2. Las células fotovoltaicas para conversión directa de energía
solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales
simples de silicio de grado electrónico.
3. Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor
resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales.
4. La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y
hormigón; son un material refractario que permite trabajar a
altas temperaturas.
9. 5.- La sílice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno
de los materiales más baratos con excelentes propiedades
mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas.
6.- Las siliconas son derivados poliméricos del silicio. Se
utilizan para juguetes, lubricantes, películas impermeables,
implantes para cirugía estética,
7.- El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante,
para componentes refractarios.
10. Germanio
El germanio es un
elemento químico
con número atómico
32, y símbolo Ge
perteneciente al
grupo 4 de la tabla
periódica de los
elementos.
11. Estructura
Cristalina
Cúbica
El germanio es divalente o tetravalente.
Los compuestos divalentes (óxido, sulfuro
y los halogenuros) se oxidan o reducen
con facilidad. Los compuestos
tetravalentes son más estables. Los
compuestos organogermánicos son
numerosos y, en este aspecto, el
germanio se parece al silicio.
12. Propiedades
El primer dispositivo de estado sólido,
el transistor, fue hecho de germanio.
Los cristales especiales de germanio se
usan como sustrato para el crecimiento
en fase vapor de películas finas de
GaAs y GaAsP.
Se emplean lentes y filtros de germanio
en aparatos que operan en la región
infrarroja del espectro. Mercurio y
cobre impregnados de germanio son
utilizados en detectores infrarrojos.
Los aditivos de germanio incrementan
los Amper-horas disponibles en
acumuladores.
13. Aplicaciones
- Se utiliza como semiconductor.
- El germanio dopado con arsénico, galio, u otros
elementos se utiliza como transistor.
- El óxido de germanio se aplica en lentes gran
angular de cámaras y en objetivos de microscopio.
- El germanio se utiliza como detector de la
radiación gamma
14. 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 mercurio y rubidio)
15. Símbolo: Ga
Configuración electrónica: Ar 3d10
4s2 4p1
Punto de fusión: 29,77 °C
Descubrimiento: 1875
Número atómico: 31
Masa atómica: 69,723 ± 0,001 u
Estructura
Cristalina
Ortorrómbica
16. Propiedades
Tiene un gran intervalo de
temperatura en el estado líquido, y se
ha recomendado su uso en
termómetros de alta temperatura y
manómetros.
En aleación con plata y estañó, el
galio suple en forma adecuada la
amalgama en curaciones dentales;
también sirve para soldar materiales
no metálicos, incluyendo gemas o
ametales.
El galio ha dado excelentes
resultados como semiconductor para
uso en rectificadores, transistores,
fotoconductores, fuentes de luz,
diodos láser o máser y aparatos de
17. Aplicaciones
• Se emplea en el dopado de semiconductores y en la fabricación de
dispositivos de estado sólido como: transistores, diodos, células
solares, etc.
• El 72Ga se emplea en el diagnóstico y terapia de tumores óseos.
• Se utiliza en aleaciones con bajo punto de fusión.
• El arseniuro de galio se usa para convertir la electricidad en luz
coherente (láser).
18. • Con hierro, litio, magnesio, itrio y gadolinio forma materiales
magnéticos.
• El galato de magnesio, con impurezas de iones divalentes, se
utiliza en la pólvora de fósforos activados con luz ultravioleta.
• El galio se utiliza para la detección de neutrinos solares.