SOLIDOS CRISTALINOSSILICIO

GERMANIOGALIO

SILICIOEl Silicio es un elemento químico con

número atómico 14 de símbolo “Si”. Es el octavo elemento más abundante en el

universo.

El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (28% en cuanto a peso) después del oxígeno. El Silicio no existe en estado libre sino en oxidaciones y silicatos complejos. De hecho, alrededor del 90% de los minerales de la corteza terrestre contienen silicio.

El Silicio surge como producto de la combustión de oxígeno en estrellas masivas (8 a 11 veces más grandes que el Sol) a temperaturas de 1.5 mil millones de °K

Una vez una estrella ha quemado todo su hidrógeno, helio, carbono, neón y oxígeno, éstas quedarán compuestas de silicio y azufre. Cuando las estrellas se contraen por efectos la gravedad aumenta la temperatura del núcleo de la estrella a alrededor de 3 mil millones de °K, iniciando el proceso de quemado de silicio generando nuevos elementos, hasta que la estrella colapse y explote en una Supernova Tipo II.

El Silicio se encuentra a temperatura ambiente en estado sólido amorfo, duro, quebradizo y cristalino en la naturaleza, con un brillo metálico grisáceo, clasificado entre los metaloides.

El mineral cuarzo y sus variedades (comalina, crisopasa, ónice, jaspe, cristobalita, tridimita y pedernal) son las formas cristalinas del silicio en la naturaleza, mientras que el dióxido de silicio es el componente principal de la arena.

Los silicatos (compuestos de aluminio, calcio y magnesio) son los principales componentes de las arcillas, suelo, rocas, feldepastos, anfíboles, piroxenos, micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas como olivino, granate, zircón, topacio y turmalina.

El silicio se puede obtener al calentar dióxido de silicio (SiO2) con un reductor como carbono o magnesio en un horno eléctrico o en métodos basados en la solubilidad de las impurezas en el silicio líquido. El silicio se usa en aleaciones para preparar siliconas en la industria cerámica.

Es poco soluble en su estado cristalino y transmite más del 95% de longitudes de onda infrarroja, aunque tiene resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente que varía entre los metales y los aislantes, misma que puede controlarse al añadirse dopantes.

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

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

La gran mayoría del silicio se utiliza para la refinería del acero y la composición de químicos, pero una porción relativamente más pequeña (menos del 10%) se utiliza para construir semiconductores electrónicos que son el corazón de los circuitos integrados.

Como es un material semiconductor muy abundante, de interés especial para la industria electrónica, los paneles solares y microelectrónica para la creación de chips que pueden implantarse en transistores, pilas solares y varios circuitos eléctricos.

El silicio es utilizado como material refractario en cerámicos, vidrios y esmaltes, así como fertilizante para la agricultura, elemento de aleación en fundiciones, láseres para obtener una longitud de onda de 456 mm y en medicina para implantes y lentes de contacto.

Los humanos usamos el silicio en abundancia. Quizás su uso más significativo es en forma de arena y de arcilla, lo usamos para crear hormigón, ladrillos, esmaltes, cerámica y muchos otros productos útiles para la construcción. También es un elemento fundamental en la producción del acero y muchos tipos de vidrio, siendo uno de los elementos más útiles y económicos.

El silicio hiperpuro y combinado con otros elementos como boro, galio, fósforo y arsénico, se puede utilizar para producir una forma de silicio que compone los transistores, las células solares, los rectificadores y muchísimos otros dispositivos que se utilizan ampliamente en la industria electrónica y la tecnología espacial.

También es muy especial en la producción de polímeros y otros materiales como las siliconas orgánicas. No solo es un elemento que utilicemos los Hombres, pues muchos otros animales y vegetales también lo aprovechan. Está presente en la estructura de muchos animales (incluyendonos) y en las paredes celulares de las plantas, entre otras cosas.

GERMANIOSe trata de un metal bastante peculiar

que si bien no está entre los más nombrados, por sus complejas

propiedades se emplea ampliamente en la industria electrónica.

Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo Ge, número atómico 32, peso atómico 72.59, punto de fusión 937.4ºC (1719ºF) y punto de ebullición 2830ºC (5130ºF), con propiedades entre el silicio y estaño. El germanio se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre con una abundancia de 6.7 partes por millon (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 tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales. A temperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en consecuencia, se comporta como un material quebradizo.

el germanio tiene su origen etimológico relacionado con un país europeo: Alemania. El término proviene del latín Germania, mismo nombre que se le daba a las tierras germanas.

Fue predicho por el legendario químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev, quien cuando creó la primer tabla periódica de los elementos químicos, nombró a este metal comoeka-silicio, en el año 1871. En 1886, el químico alemán Clemens Winkler logró demostrar la existencia de este elemento y la eficacia de la teoría de la periodicidad de Mendeléyev, siéndole atribuido así el descubrimiento del germanio.

En su estado puro, el germanio es un metaloide sólido y duro, cristalino y quebradizo, y de un color blanco con tonalidades grisáceas que incluso a temperatura ambiente mantiene un brillo muy particular. Como semiconductor, el germanio presenta propiedades excelentes y se conocen cinco isótopos naturales de este elemento: 70 Ge, 72 Ge, 73 Ge, 74 Ge y 76 Ge.

En la naturaleza, el germanio puede hallarse en determinados minerales, siendo abundante en varias regiones norteamericanas y también en Europa, especialmente en Rusia. Dosminerales de germanio importantes son la argirodita; un sulfuro de germanio y plata, y la llamada germanita, un mineral que contiene hasta un 8 % de nuestro elemento.

Otras formas de obtener germanio refieren a procesos artificiales del Hombre, como por ejemplo el procesamientos de minerales de zinc, donde se lo puede aislar del polvo de los hornos de fundición. Hoy en día, numerosas técnicas de refinamiento se han desarrollado para la producción de germanio cristalino, que tiene mínimas impurezas y se emplea con suma frecuencia en el sector industrial y sobre todo la electrónica.

Sus Datos Número atómico: 32 Masa atómica: 72,63 Símbolo atómico: Ge Punto de fusión: 938,25° C Punto de ebullición: 2.833° C

Debido a sus propiedades como semiconductor, los usos del germanio están especialmente destinados a la producción de semiconductores para artefactos electrónicos. Se realizan aleaciones con galio, arsénico y otros elementos para crear transistores y todo tipo de dispositivos tecnológicos se fabrican con este elemento como ingrediente fundamental.

Actualmente, científicos investigan si este elemento puede utilizarse en la medicina, por ejemplo como agente quimioterapéutico. Mientras tanto, su uso en aleaciones como agente catalizador, como núcleo de cables en fibras ópticas, lentes de cámara, tubos fluorescentes, LEDs y paneles solares, entre otros tantos productos electrónicos, son algunos de sus usos más recurrentes.

GALIOEl galio es uno de los elementos más

extraños de la tabla periódica. Es el trigésimo primer elemento, de origen artificial y presenta curiosidades muy

interesantes.

El nombre de este extraño elemento proviene del latín Gallia, con el cual se nombraba a Francia en la antigüedad. No obstante, en su origen etimológico también está presente el término en latín: gallus, una traducción de Lecoq que literalmente significa “gallo”, nombre del primer hombre de ciencias que reconoció el galio como un elemento químico.

El químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, descubrió el galio espectroscópicamente en el año 1875 y también obtuvo la primer forma libre de este metal mediante electrólisis en una solución de hidróxido de potasio (KOH). Curiosamente, cuando el químico ruso Dmitri Mendeleev creó la primer tabla periódica de los elementos químicos, cambió el nombre del galio, llamándolo eka-aluminio.

El galio es un metal de post-transición. En su forma pura, es sólido, con un color plateado y blanquecino, con características muy peculiares. Se trata de un elemento químico que no existe libre en la naturaleza, que se crea artificialmente (surge como subproducto en la fabricación del aluminio) y que junto al mercurio, el cesio y el rubidio, constituyen los únicos 4 metales capaces de mantenerse en estado líquido a temperatura ambiente.

Al solidificarse, este elemento se expande hasta un 3,1% y algunas de sus formas pueden hallarse como elemento traza en el carbón, la bauxita y algunos otros minerales del planeta. Cuando galio se derrite y se convierte en líquido, al ser apenas expuesto al calor, se le utiliza en tecnologías de semiconductores y como componente de algunas aleaciones con bajos puntos de fusión. Tiene dos isótopos estables: Ga-69 y Ga-71.

Sus Datos Número atómico: 31 Masa atómica: 69,723 Símbolo atómico: Ga Punto de fusión: 29,76° C Punto de ebullición: 2204° C

En las actividades humanas, el galio se utiliza ampliamente en la fabricación de espejos, vidrio y cerámicas. Como los metales anteriormente mencionados, en estado líquido, se usa en termostatos, determinados interruptores, barómetros, sistemas de registro de transferencia de calor y algunos dispositivos de calentamiento.

Algunas formas del galio se emplean en aleaciones con otros metales. El nitruro de galio y el arseniuro de galio, por ejemplo, son ingredientes fundamentales en la producción de semiconductores y diodos en pantallas de LED, entre otras cosas.

FUENTES DE INFORMACIÓN

http://www.artinaid.com http://www.ojocientifico.com http://www.lenntech.es http://www.rdnattural.es

GRACIAS

Realizado por:

Gian Franco Ticona Tapia

IV Ciclo de Ingeniería de Sistemas e Informática

Física Electrónica

Tutor

Roberto Rodríguez Cahuana