El documento proporciona información sobre cuatro elementos: silicio, germanio, galio y germanio. Describe sus propiedades químicas y estructuras cristalinas, así como sus principales aplicaciones en electrónica y otros campos. El silicio y el germanio son semiconductores importantes utilizados en dispositivos electrónicos, mientras que el galio se usa en circuitos integrados, LED y termómetros.

1. SOLIDOS CRISTALINOS
NOMBRE : MANUEL SILVESTRE BENITO ZEBALLOS
CURSO : FÍSICA ELECTRÓNICA
CICLO : V
ODE : CAJAMARCA
CARRERA : INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA
Física Electrónica

2. SILICIO:
Símbolo Si, número atómico 14 y peso atómico 28.086. El silicio es el elemento
electropositivo más abundante de la corteza terrestre. Es un metaloide con marcado
lustre metálico y sumamente quebradizo. Por lo regular, es tetravalente en sus
compuestos, aunque algunas veces es divalente, y es netamente electropositivo en su
comportamiento químico. Además, se conocen compuestos de silicio penta coordinados
y hexa coordinados.
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.
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. Los minerales que contienen silicio
constituyen cerca del 40% de todos los minerales
comunes, incluyendo más del 90% de los
minerales que forman rocas volcánicas.

3. Estructura del silicio:
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 así, porque de otra manera el silicio
no tendría el equilibrio en la capa de valencia, necesita 8
electrones para su estabilidad. El enlace covalente lo forman
todos los elementos del grupo IV de la tabla periódica, al cual
pertenece el silicio.
Al aplicarle energía externa, ya sea de calor o de luz,
se rompen los enlaces quedando un electrón libre
por cada enlace roto, pero a su vez, se tiene un
hueco vacío, el que ocupaba el electrón. De esta
forma se obtiene corriente eléctrica, por el
movimiento de los electrones hacía los potenciales
positivos y del movimiento de los huecos hacía los
potenciales negativos. Esto sucede así siempre que
se utiliza al silicio como un semiconductor intrínseco.

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 elemento 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 16,7 grados Kelvin o de 1413,85 grados celsius o grados
centígrados. El punto de ebullición del silicio es de 31,3 grados
Kelvin o de 2899,85 grados celsius o grados centígrados.

5. Propiedades del silicio:

6. Aplicaciones del silicio:
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. 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 Silicón Valley (Valle del Silicio) a la región de
California en la que concentran numerosas empresas del
sector de la electrónica y la informática.
Aleaciones Siliconas
Diodos Circuitos integrados

7. 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 es un elemento químico con número
atómico 32, y símbolo Ge perteneciente al grupo 4 de
la tabla periódica de los elementos.
Forma gran número de compuestos órgano metálicos
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.

8. Estructura del Germanio:
 Es un metaloide grisáceo.
 En estado puro es muy cristalino y quebradizo manteniendo estas
características en el aire.
 En un atmosfera de oxigeno la superficie del elemento se pasiva por
encima de los 400 º C, pero el vapor de agua retira la capa de
pasivación.
 Forma gran número de compuestos órganos metálicos y es un
importante material semiconductor utilizado en transistores y foto
detectores. A diferencia de la mayoría de los semiconductores el
germanio tiene una pequeña banda prohibida ( band Gap) por lo que
responde de manera eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en
amplificadores de baja intensidad.

9. 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 elemento 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
938,25 grados celsius o grados centígrados. El punto
de ebullición del germanio es de 30,3 grados Kelvin o
de 2819,85 grados celsius o grados centígrados.

10. Aplicaciones del Germanio:
El germanio tiene aplicaciones electrónicas, con
ella se elabora 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 sandwich Si/Ge para aumentar la
movilidad de los electrones en el silicio (streched
silicon). Se emplea también en la 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, se usa como elemento
endurecedor del aluminio, magnesio y estaño.
Las aplicaciones del germanio se ven limitadas
por su elevado costo y en muchos casos se
investiga su sustitución por materiales más
económicos.

11. Galio:
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) e 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.
El galio es un elemento químico de la
tabla periódica de número atómico 31
y símbolo Ga.
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. La
cristalización no se produce en
ninguna de las estructuras
simples; la fase estable en
condiciones normales 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

12. Estructura del Galio:
La cristalización no se produce en ninguna de las
estructuras simples; la fase estable en condiciones
normales 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.
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

13. 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
elemento 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 29,76 grados Celsius o
grados centígrados. El punto de
ebullición del galio es de 24,7
grados Kelvin o de 2203,85 grados
Celsius o grados centígrados.

14. Aplicaciones del Galio:
La principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es
la construcción de circuitos integrados y dispositivos
opto electrónicos como diodos láser y LED. Por su
intenso y brillante plateado y la capacidad de mojar
superficies de vidrio y porcelana se utiliza en la
construcción de espejos. Se emplea para dopar
materiales semiconductores y construir dispositivos
diversos como transistores. En termómetros de alta
temperatura por su bajo punto de fusión.
En medicina nuclear se emplea el galio como elemento
trazador (escáner de galio) para el diagnóstico de
enfermedades inflamatorias o infecciosas activas,
tumores y abscesos ya que se acumula en los tejidos que
sufren dichas patologías. El isótopo Ga-67 se inyecta en
el torrente sanguíneo a través de una vena del brazo en
la forma de citrato de galio realizándose el escáner 2 o
tres días después para dar tiempo a que éste se acumule
en los tejidos afectados. Posteriormente se elimina
principalmente en la orina y las heces. La exposición a la
radiación es inferior a la debida a otros procedimientos
como los rayos X o TAC

15. Referencias Bibliográficas:
 http://elementos.org.es/silicio
 http://elementos.org.es/germanio
 http://elementos.org.es/galio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio
 http://es.wikipedia.org/wiki/Galio
 http://consulta-tabla-periodica.blogspot.com/2012/05/silicio.html
 http://consulta-tabla-periodica.blogspot.com/2012/05/germanio.html
 http://consulta-tabla-periodica.blogspot.com/2012/05/galio.html
 http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/element/elemento14.html
 http://www.periodni.com/es/ga.html
 http://solete.nichese.com/silicio.html