Los sólidos cristalinos tienen una estructura atómica ordenada que les da propiedades distintivas como formas geométricas regulares y fracturas limpias. Elementos como el silicio, germanio, galio forman sólidos cristalinos y se usan ampliamente en electrónica debido a sus propiedades semiconductoras.

1. SOLIDOS CRISTALINOS
Jorge Godoy Camacho

2. ¿QUÉ SON LOS CUERPOS
CRISTALINOS?
Los sólidos conservan su forma y su volumen y hemos visto que todos no
todos los sólidos correspondiente le llamamos sólido cristalino o fase
cristalina. Existen muchos ejemplos de sólidos cristalinos como por ej., la
sal de mesa (cloruro de sodio, NaCl) y el azúcar (sacarosa, C12H22O11).
Es fácil reconocer estos sólidos como cristalinos porque las partículas
macroscópicas que los forman (los cristales) tienen formas regulares: si
examinamos cristales de cloruro de sodio bajo una lente de aumento,
veremos que los cristales tienen forma de pequeños cubos.
Una característica notable de los sólidos cristalinos es que su Fractura es
regular, esto es, al partirlos siguen líneas y planos Muy regulares.

3. ELEMENTOS CON ESTRUCTURAS
CRISTALINAS
1.) Silicio : El silicio es un elemento químico metaloide, número atómico 14 y
situado en el grupo 4 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 (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.
Polvo de silicio
1.1) Propiedades y Características: 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.
Policristal de silicio

4. SE PREPARA EN FORMA DE POLVO AMORFO AMARILLO PARDO O DE CRISTALES NEGROS-
GRISÁCEOS. SE OBTIENE CALENTANDO SÍLICE, O DIÓXIDO DE SILICIO (SIO2), CON UN AGENTE
REDUCTOR, COMO CARBONO O MAGNESIO, EN UN HORNO ELÉCTRICO. EL SILICIO CRISTALINO
TIENE UNA DUREZA DE 7, SUFICIENTE PARA RAYAR EL VIDRIO, DE DUREZA DE 5 A 7. EL SILICIO
TIENE UN PUNTO DE FUSIÓN DE 1.411 °C, UN PUNTO DE EBULLICIÓN DE 2.355 °C Y
UNA DENSIDAD RELATIVA DE 2,33. SU MASA ATÓMICA ES 28,086.
SE DISUELVE EN ÁCIDO FLUORHÍDRICO FORMANDO EL GAS TETRA FLUORURO DE SILICIO,
SIF4 (VER FLÚOR), Y ES ATACADO POR LOS ÁCIDOS NÍTRICO, CLORHÍDRICO Y SULFÚRICO,
AUNQUE EL DIÓXIDO DE SILICIO FORMADO INHIBE LA REACCIÓN. TAMBIÉN SE DISUELVE EN
HIDRÓXIDO DE SODIO, FORMANDO SILICATO DE SODIO Y GAS HIDRÓGENO. A TEMPERATURAS
ORDINARIAS EL SILICIO NO ES ATACADO POR EL AIRE, PERO A TEMPERATURAS ELEVADAS
REACCIONA CON EL OXÍGENO FORMANDO UNA CAPA DE SÍLICE QUE IMPIDE QUE CONTINÚE LA
REACCIÓN. A ALTAS TEMPERATURAS REACCIONA TAMBIÉN CON NITRÓGENO Y
CLORO FORMANDO NITRURO DE SILICIO Y CLORURO DE SILICIO RESPECTIVAMENTE.
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.
EL MINERAL CUARZO, SUS VARIEDADES (CORNALINA, CRISOPRASA, ÓNICE, PEDERNAL Y JASPE) Y
LOS MINERALES CRISTOBALITA Y TRIDIMITA SON LAS FORMAS CRISTALINAS DEL SILICIO
EXISTENTES EN LA NATURALEZA. EL DIÓXIDO DE SILICIO ES EL COMPONENTE PRINCIPAL DE
LA ARENA. LOS SILICATOS (EN CONCRETO LOS DE ALUMINIO, CALCIO Y MAGNESIO) SON LOS
COMPONENTES PRINCIPALES DE LAS ARCILLAS, EL SUELO Y LAS ROCAS, EN FORMA
DE FELDESPATOS, ANFÍBOLES, PIROXENOS, MICAS Y CEOLITAS, Y DE PIEDRAS SEMIPRECIOSAS
COMO EL OLIVINO, GRANATE, ZIRCÓN, TOPACIO Y TURMALINA.

5. 2.)
Germanio esta muy cerca del silíceo:
Los elementos químicos de la familia del Carbono, que agrupa además del
citado al Silicio, Germanio, Estaño y Plomo, poseen unas estructuras atómicas
que los convierten en potentes comodines combinacionales. A medida que su
peso atómico es creciente, su estado de agregación varía desde el gaseoso para
el Carbono hasta el metálico del resto, aunque Silicio y Germanio suelen
considerarse semimetales.
Germanio

6. 2.1 Características principales:
Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso,
deleznable, 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 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.

7. El germanio es un elemento químico con número atómico 32, y símbolo
Ge
Existen gran cantidad de minerales que poseen propiedades de
conducción de la electricidad, como el oro (conductores), otros muchos
que se oponen a la corriente eléctrica en mayor o menor medida, como
la mica (aislantes), y unos pocos de un tipo intermedio que, según el
punto de vista, conducen la electricidad medianamente o son poco
aislantes, como el germanio o el silicio (semiconductores).
Gracias a minerales con alto contenido en germanio o silicio, se han
desarrollado semiconductores que permitieron al ser humano conseguir
en muy poco tiempo un nivel tecnológico sin precedentes, si se compara
con el progreso adquirido a lo largo de su historia; de hecho estamos
rodeados de semiconductores, y existen pocos circuitos electrónicos que
no incorporen en alguna medida un componente a base de ellos, como
los transistores (conjunto de la unión de diodos semiconductores) sin los
cuales no se concebirían, por ejemplo, los potentes ordenadores de hoy
en día.

8. 3. Galio : Metal blando, grisáceo en estado líquido y plateado brillante al
solidificar, sólido deleznable a bajas temperaturas por lo que funde a
temperaturas cercanas a la ambiente
(como cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando se lo agarra con la
mano por su bajo punto de fusión (28,56 °C). El galio es un elemento
químico de la Tabla Periódica de los elementos químicos, de número
atómico 31 y símbolo Ga.
Por su intenso y brillante plateado y la capacidad de mojar
superficies de vidrio y porcelana se utiliza en la construcción de
espejos.
3.1 Características Generales
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. Su bajo punto
de fusión y su alto punto de ebullición lo hacen idóneo para fabricar
termómetros de alta temperatura. Su punto de fusión es de 28,76
ºC.Su 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 por lo que no debe guardarse en recipientes frágiles.

9. 3.2 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 opto electrónicos
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.
• Se usa en la medicina empleándose en el diagnóstico y terapia de
tumores óseos.
• En termómetros de alta temperatura por su bajo punto de fusión
• El galato de magnesio, con impurezas de iones divalentes, se utiliza
en la pólvora de fósforos activados con luz ultravioleta.
• Con hierro, litio, magnesio, itrio y gadolinio forma materiales
magnéticos.
• El arseniuro de galio se usa para convertir la electricidad en luz
coherente (láser).

10. 4. REFERENCIAS :
1. http://www.ecured.cu/index.php/Galio
2. http://www.opcionsalud.com.ar/HelpRTot/MateriaNotas/Germanio.htm