Solidos cristalinos
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Wilson Simon TURPO CONDORI IV SEMESNTRES 2013 SÓLIDOS CRISTALINOS Investiga en el Internet sobre los siguientes elementos, describe su estructura cristalina, propiedades y aplicaciones: a) Silicio b) Germanio c) Galio a) 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 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 puro no se encuentra en la naturaleza, pero bajo las condiciones adecuadas pueden obtenerse en forma de estructuras monocristalinas. En éstas los átomos se disponen según una red tipo diamante con simetría cúbica, en donde cada átomo forma enlaces covalentes con otros cuatro adyacentes. Así todos los átomos tienen la última órbita completa con ocho electrones
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SÓLIDOS CRISTALINOS
Investiga en el Internet sobre los siguientes elementos, describe su estructura cristalina, propiedades y aplicaciones:
a) Siliciob) Germanioc) Galio
a) 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 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 puro no se encuentra en la naturaleza, pero bajo las
condiciones adecuadas pueden obtenerse en forma de
estructuras monocristalinas. En éstas los átomos se disponen
según una red tipo diamante con simetría cúbica, en donde cada
átomo forma enlaces covalentes con otros cuatro adyacentes.
Así todos los átomos tienen la última órbita completa con ocho
electrones
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 chipsque 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
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importante constituyente del hormigón y los ladrillos, y se
emplea en la producción decemento 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.
b) Germanio
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
cúbica 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
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prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a
la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de baja
intensidad. Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por
su elevado costo y en muchos casos se investiga su sustitución
por materiales más económicos.
Fibra óptica.
Electrónica : radares y amplificadores de guitarras
eléctricas usados por músicos nostálgicos del sonido de la
primera época del rock and roll; aleaciones Si/Ge 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).
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 .
El tetracloruro de germanio es un ácido de Lewis y se usa
como catalizador en la síntesis de polímeros (PET).
c) Galio
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 (como cesio, mercurio y rubidio) e
incluso cuando se lo agarra con la mano por 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
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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. Posee una estructura cristalina de tipo
Ortorrómbica, la cristalización no se produce en ninguna de
las estructuras simples; la fase estable en condiciones 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. En esta
estructura el enlace químico formado entre los átomos más
cercanos es covalente siendo la molécula Ga2 la que realmente
forma el entramado cristalino.
A otra presión y temperatura se han encontrado numerosas
fases estables y metaestables distintas.
El galio corroe otros metales al difundirse en sus redes
cristalinas.
La 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
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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.
Elabora una presentación tipo infografía (información solo con imágenes de la web, con su debida leyenda) usando Power Point, publica tu presentación en:
www.slideshare.net
Envía la dirección de tu publicación a tu profesor.
Importante: En tus presentaciones, haz referencia a la fuente de información de dónde has obtenido las imágenes. Esto demostrará que has realizado una buena investigación.
