ESTADOS SOLIDOS

ALUMNO: CHRISTOPHER DONGO HUARANCA

CURSO: FÍSICA ELECTRONICA SILICIO, GERMANIO, GALIO

CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS

SILICIO:

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 pentacoordinados y hexacoordinados.

Número Atómico: 14Masa Atómica: 28,0855

Número de protones/electrones: 14Número de neutrones (Isótopo 28-Si): 14

Estructura electrónica: [Ne] 3s2 3p2

Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 4Números de oxidación: -4, +2, +4

PROPIEDADES:Electronegatividad: 1,90

Energía de ionización (kJ.mol-

1): 786Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 134

Radio atómico (pm): 118Radio iónico (pm) (carga del

ion): 26 (+4), 271 (-4)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 39,6Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 383,3

Punto de Fusión (ºC): 1414Punto de Ebullición (ºC): 3265

Densidad (kg/m3): 2329; (20 ºC) Volumen atómico (cm3/mol): 12,06

Estructura cristalina: Cúbica Color: El silicio cristalino es gris con brillo metálico. El

amorfo es marrón

PROPIEDADES

• 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 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.

• El Silicio tiene propiedades similares al carbono y al germanio, siendo menos reactivo que su análogo carbono, pero más reactivo que el germanio.

• Tiene un punto de fusión de 1414°C y ebullición a los 2900°C y una densidad de 2.32 tons/m3. Su estructura cristalina es de octaedros, cúbica centrada en las caras. Sus isótopos más estables son 28-Si (92% de abundancia), el 29-Si (5%) y 30-Si (3%). Se encuentra en estado de oxidación +4 pudiendo hacer 4 enlaces básicos lo que le permite compartir compuestos con una gran cantidad de elementos.

PROPIEDADES

ESTRUCTURA

La ilustración de abajo 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.

ESTRUCTURA

• 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.

APLICACIONES

• Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales.

• La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y hormigón; son un material refractario que permite trabajar a altas temperaturas.

• El meta silicato de sodio, Na2SiO3, es una sal empleada en detergentes para tamponar e impedir que la suciedad entre en el tejido: los iones meta silicatos, SiO3-2,se unen a las partículas de suciedad, dándoles carga negativa, lo que impide que se agreguen y formen partículas insolubles.

APLICACIONES:

• Utilizado para producir chips para ordenadores.• Las células fotovoltaicas para conversión directa de energía solar

en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico.

• El silicio hiperpuro puede doparse con boro, galio, fósforo o arsénico, aumentando su conductividad; se emplea para la fabricación de transistores, rectificadores y otros dispositivos de estado sólido ampliamente empleados en electrónica.

APLICACIONES

• Al acidificar el orto silicato de silicio se obtiene un precipitado gelatinoso de sílice (sílica gel) que se emplea como agente desecante, soporte para catalizadores, cromatografía y aislante térmico.

• La sílice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno de los materiales más baratos con excelentes propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas.

• Las siliconas son derivados poliméricos del silicio. Se utilizan para juguetes, lubricantes, películas impermeables, implantes para cirugía estética, ...

• El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante, para componentes refractarios.

CICLO BIOQUIMICOSCIRUITO CREADO A BASE DE

SILICIO

APLICACIONES DEL SILICIO

GERMANIO

• El germanio es un elemento químico perteneciente al grupo 14 de la Tabla periódica de los elementos. Se representa como Ge y su número atómico es el 32. Pertenece a la serie química de los metaloides, en el periodo 4 de la Tabla. Es un elemento que se encuentra bien distribuido a lo largo de la corteza de la Tierra.

• Como elemento químico, el germanio es un metaloide es decir, un semimetal, que se presenta en un estado de agregación sólido, con apariencia cristalina de coloración blanco plata. Su textura es quebradiza, pero suele mantener un brillo característico cuando se encuentra en condiciones normales de temperatura.

Germanio en estado natural

PROPIEDADES

Número Atómico: 32Masa Atómica: 72,61

Número de protones/electrones: 32Número 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: 2,01Energía de ionización (kJ.mol-1): 784Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 116

Radio atómico (pm): 122Radio iónico (pm) (carga del ion): 272(-4), 90(+2)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 34,7Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 334,3

Punto de Fusión (ºC): 938,25Punto de Ebullición (ºC): 2833

Densidad (kg/m3): 5323; (25 ºC)Volumen atómico (cm3/mol): 13,64

Estructura cristalina: Cúbica Color: Grisáceo

PROPIEDADES:• 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. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del germanio es de 125 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 125 pm y su radio covalente es de 122 pm. El germanio tiene un total de 32 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones, en su tercera capa tiene 18 electrones y en la cuarta, 4 electrones

ESTRUCTURA

• 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.

ESTRUCTURA:

• 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.

APLICACIONES

• 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:

APLICACIONES

• 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 diodos 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.

APLICACIONES – CAMPO SALUD• Nos protege de los radicales libres.• Favorece la producción de anticuerpos.• Incrementa la eficacia del transporte de oxígeno a los órganos.• Permite el buen funcionamiento de los linfocitos T y B. Posee un efecto vigorizante, anti-strés y paliador del dolor.• Excelente protector contra la hipoxia (deficiencia de oxígeno).• Regulador de la circulación periférica (tomado en dosis altas es

eficaz en el tratamiento de la enfermedad de Raynaud y de gangrenas, en dosis bajas activa la irrigación cerebral).

• Agente antiinflamatorio eficaz en la artritis reumatoide.• Tonificador de los tejidos cutáneos y musculares, aportándoles

además elasticidad y evitando la aparición de cicatrices en la piel después de sufrir una quemadura.

• Activa la acción depuradora del plasma.• Reduce la hipertensión arterial.

APLICACIONES DEL GERMANIO

Paneles solares que contiene germanio y silicio

ResistenciaMedicamentos

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.

PROPIEDADES

Número Atómico: 31Masa Atómica: 69,723

Número de protones/electrones: 31Número de neutrones (Isótopo 70-Ga): 39 Estructura electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p1

Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 3Números de oxidación: +1, +3

Electronegatividad: 1,81Energía de ionización (kJ.mol-1): 577

Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 29Radio atómico (pm): 153

Radio iónico (pm) (carga del ion): 113(+1), 62(+3)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 5,59Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 256,1

Punto de Fusión (ºC): 29,76Punto de Ebullición (ºC): 2204

Densidad (kg/m3): 5906; (20 ºC)Volumen atómico (cm3/mol): 11,81Estructura cristalina: Ortorrómbica

Color: Blanco con brillo plateado

PROPIEDADES• 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.

• 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 galio dentro de la tabla periódica de los elementos, el galio se encuentra en el grupo 13 y periodo 4. El galio tiene una masa atómica de 69,723 u.

• La configuración electrónica del galio es [Ar]3d10 4s2 4p1. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del galio es de 130 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 136 pm, su radio covalente es de 126 pm y su radio de Van der Waals es de 187 pm. El galio tiene un total de 31 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones, en su tercera capa tiene 18 electrones y en la cuarta, 3 electrones.

ESTRUCTURA

• 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 refrigeración.

• ESTRUCTURA CRISTALINA 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

APLICACIONES• 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.

APLICACIONES DEL GALIO

• 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.

Diodos led

Paneles solares

FUENTES DE INFORMACIÓN

• http://www.lenntech.es/periodica/elementos/si.htm#ixzz3G6Rm80ep

• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html

• http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/germanio.htm

• http://elementos.org.es/germanio

• http://www.periodni.com/es/ga.html