Solidos cristalinos
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Este documento trata sobre tres materiales cristalinos: silicio, germanio y galio. Describe sus propiedades físicas y químicas, así como sus principales aplicaciones. El silicio se utiliza ampliamente en la electrónica debido a sus propiedades semiconductoras. El germanio también es un semiconductor y se emplea en circuitos integrados de alta velocidad. El galio tiene bajo punto de fusión y se usa en termómetros y semiconductores.
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- 1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP SOLIDOS CRISTALINOS SILICIO, GERMANIO Y GALIO Luis Romani Paredes
- 2. SOLIDOS CRISTALINOS SILICIO GERMANIO GALIO
- 3. SILICIO EL SILICIO ES UN ELEMENTO QUÍMICO METALOIDE, NÚMERO ATÓMICO 14 Y SITUADO EN EL GRUPO 14 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 LACORTEZA TERRESTRE (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. 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 elmento 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. PROPIEDADES DEL SILICIO
- 4. 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 como material básico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. 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 Silicon Valley (Valle del Silicio) a la región de California en la que concentran numerosas empresas del sector de la electrónica y la informática. Otros importantes usos del silicio son: 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. Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes. El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes. Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm. La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto.
- 5. GERMANIO En 1886 el Germanio fue descubierto por el químico alemán Winkler, quien lo bautizó con el nombre de su país natal. Su símbolo es Ge y su número atómico 32. En 1967 elDr. Asai formuló y sintetizó por primera vez un compuesto de germanio orgánico y lo bautizó como “Germanio-132″. Descubrió su presencia en el lignito de los árboles del bosque, y que, añadido a la tierra, intensificaba el crecimiento de las plantas y las vigorizaba. El Dr. Asai fundó en 1968 el Asai Germanium Research Institute para profundizar en la investigación de este importante metal. Otros científicos japoneses, chinos, americanos y europeos han probado también la gran eficacia del Germanio-132 para la salud humana. Este compuesto de Germanio es el que más se ha estudiado y el único en el que se ha constatado su total inocuidad. También se comprobó que en su estado líquido el cuerpo humano lo absorbe mejor, con lo que sus efectos se multiplican, y posteriormente se elimina más rápidamente. El Germanio-132 (Ge-132) es un compuesto de Germanio orgánico. En su forma orgánica está enriquecido con carbón, hidrógeno y oxígeno. Es insoluble en casi todos los disolventes orgánicos, excepto en agua con un ph fisiológico (7,4). Además, disuelto en agua destilada mantiene su pureza. En su forma orgánica, cada átomo de germanio está ligado a tres átomos de oxígeno, por ello es un excelente transportador de oxígeno. El Germanio 132 facilita el movimiento del oxígeno a través de las membranas celulares a fin de introducir el oxígeno en lacélula. Su absorción, que es aproximadamente el 33% de lo que ingerimos, se realiza en el intestino delgado, el cual alcanza su nivel máximo en sangre más o menos al cabo de 3 horas de haberlo ingerido. Desaparece entre las 48 y 72 horas posteriores eliminándolo por la orina. No se almacena en el organismo, por lo cual no es tóxico.
- 6. 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 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. Propiedades atómicas del germanio 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.
- 7. Usos del germanio El germanio es una sustancia dura de color blanco grisáceo que se encuentra con los minerales de zinc, plata, plomo y cobre. Un químico alemán llamado Clemens Winkler descubrió este elemento en el año 1886 y la llamó así en referencia a Alemania. La producción principal de germanio es como un subproducto de la obtención del mineral de zinc y no se producen más de 100 toneladas al año. Es es muy demandado por sus importantes aplicaciones. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el germanio, a continuación tienes una lista de sus posibles usos: 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 didodos 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.
- 8. GALIOElemento químico, símbolo Ga, número atómico 31 y peso atómico 69.72. lo descubrió Lecoq de Boisbaudran en Francia en 1875. 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 amtales. El arseniuro de galio puede utilizarse en sistemas para transformar movimiento mecánico en impulsos eléctricos. Los artículos sintéticos superconductores pueden prepararse por la fabricación de matrices porosas de vanadio o tántalo impregnados con hidruro de galio. 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. El galio sólido parece gris azulado cuando se expone a la atmósfera. El galio líquido es blanco plateado, con una superficie reflejante brillante. Su punto de congelación es más bajo que el de cualquier metal con excepción del mercurio (-39ºC o -38ºF) y el cesio (28.5ºC u 83.3ºF). El galio es semejante químicamente al aluminio. Es anfótero, pero poco más ácido que el aluminio. La valencia normal del galio es 3+ y forma hidróxidos, óxidos y sales. El galio funde al contacto con el aire cuando se calienta a 500ºC (930ºF). Reacciona vigorosamente con agua hirviendo, pero ligeramente con agua a temperatura ambiente. Las sales de galio son incoloras; se preparan de manera directa a partir del metal, dado que la purificación de éste es más simple que la de sus sales. El galio forma aleaciones eutécticas de bajo punto de fusión con varios metales, y compuestos intermetálicos con muchos otros. Todo el aluminio contiene cantidades pequeñas de galio, como impureza inofensiva, pero la penetración intergranular de grandes cantidades a 30ºC causa fallas catastróficas.
- 9. 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 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 Propiedades atómicas del galio 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.
- 10. Usos del galio 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. 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 mercurioque 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.