SÓLIDOS CRISTALINOS

Física Electrónica

ELIAS GARCIA CASTILLO

SILICIO

Elemento químico metaloide o semimetálico cuyo símbolo es "Si" y su número atómico es 14. Pertenece al grupo 14 (IVA) de la tabla periódica de los elementos y forma parte de la familia de los carbonoideos.

El silicio no existe libre en la naturaleza. Como dióxido se encuentra en varias formas de cuarzo: Cristal de roca, Amatista, Cuarzo ahumado, Cuarzo rosa, y cuarzo lechoso.

El silicio amorfo es un polvo pardo, mas activo químicamente que la variedad cristalina. Se une con el flúor a temperaturas ordinarias, y con oxigeno, cloro, bromo, azufre, nitrógeno, carbono y boro a temperaturas progresivamente mas altas.

Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno.

Estructura Cristalina del 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.Cuando queremos usar el silicio como semiconductor extrínseco, se colocan impurezas en el enlace covalente, lo cual hace que sea más fácil ganar o perder un electrón.

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.

Propiedades del Silicio

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.

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.

Aplicaciones del Silicio

AleacionesPreparación de siliconas

Cerámica Técnica

Semiconductores / Chips / Microchips Vidrios

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 Silicon Valley (Valle del Silicio) a la región de California en la que concentran numerosas empresas del sector de la electrónica y la informática. Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados. Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura. Como elemento de aleación en fundiciones. En fabricación de vidrio para ventanas y aislantes. El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes.

El germanio es un elemento químico con número atómico 32, y símbolo Ge perteneciente al grupo 4 de la tabla periódica de los elementos.

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.

Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. 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.

El germanio tiene cinco isótopos estables siendo el más abundante el Ge-74 (35,94%). Se han caracterizado 18 radioisótopos de germanio, siendo el Ge-68 el de mayor vida media con 270,8 días. Se conocen además 9 estados metaestables.

GERMANIO

Estructura cristalina del germanio

Por su conductividad eléctrica, este tipo de materiales al que pertenece el Germanio, son semiconductores.

Su estado en forma natural es sólido.Es un elemento químico de aspecto blanco grisáceo.Pertenece al grupo de los metaloides. Su número atómico es 32. Su símbolo químico es Ge. El punto de fusión es de 1211,4 grados Kelvin o de

938,25 grados Celsius o grados centígrados. El punto de ebullición es de 30,3 grados Kelvin o de

2819,85 grados Celsius o grados centígrados.

Propiedades del germanio

Aplicaciones del Germanio

El germanio es empleado en: electrónica, radares, 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). Se emplea también en 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.

Fibra óptica RadaresSemiconductores /

Chips / Microchips

Microscopios

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 de la ambiente. 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. Presenta una acusada tendencia a subenfriarse 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 condicione 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.

GALIO

ESTRUCTURA CRISTALINA

Es un metal blando. Es grisáceo en estado líquido. Es plateado brillante al solidificar. Es un sólido deleznable (se rompe o deshace fácilmente) a

bajas temperaturas. Funde a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente

(como el cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando lo cogemos con la mano, debido a 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).

Propiedades del galio

Aplicaciones del GalioLa principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es la construcción de circuitos integrados y dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y LED. Se emplea para dopar materiales semiconductores y construir dispositivos diversos como transistores. En termómetros de alta temperatura por su bajo punto de fusión. El galio se alea con facilidad con la mayoría de los metales y se usa en aleaciones de bajo punto de fusión. El isótopo Ga-67 se usa en medicina nuclear. Se ha descubierto recientemente que aleaciones galio-aluminio en contacto con agua produce una reacción química dando como resultado hidrógeno. Este método para la obtención de hidrógeno no es rentable, ni ecológico, ya que requiere la doble fundición del aluminio, con el consiguiente gasto energético. También se ha descubierto más recientemente que una aleación de galio-antimonio sumergida en agua y en la cual incide la luz solar provoca la separación de las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Gracias al uso potencial de esta aleación no será necesario el uso de combustibles fósiles para generar hidrógeno a partir del agua, reduciendo con ello las emisiones de CO2.

Semiconductores / Chips / Microchips Medicina Nuclear Laser

LED

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS http://solete.nichese.com/silicio.html http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio http://www.periodni.com/es/ga.html http://www.acienciasgalilei.com/qui/elementos/ge.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio http://es.wikipedia.org/wiki/Galio http://www.matematicasypoesia.com.es/monografias/solidos.htm http://chalao66.galeon.com/no-metalicos.htm http://www.mimecanicapopular.com/vergral.php?n=212