TEMA: SÓLIDOS CRISTALINOS ALUMNO: DE LA CRUZ DELGADO, HÉCTOR CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS CURSO: FÍSICA ELECTRÓNICA IV CICLO.

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1 TEMA: SÓLIDOS CRISTALINOS ALUMNO: DE LA CRUZ DELGADO, HÉCTOR CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS CURSO: FÍSICA ELECTRÓNICA IV CICLO

2 Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, que se expande en las tres direcciones del espacio, por lo que presentan una forma invariante, salvo por la acción de fuerzas externas. A continuación detallaremos la estructura, propiedades y aplicaciones del Silicio, Germanio y Galio

3 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. El lado del cubo de silicio es 0,543 nm. ESTRUCTURA DEL SILICIO

4 PROPIEDADES DEL SILICIO 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.

5 APLICACIONES DEL SILICIO El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y es vital para la industria de la construcción, a continuación tienes una lista de sus posibles usos: El dióxido de silicio y sílice (en forma de arcilla o arena) son componentes importantes de ladrillos, hormigón y cemento. El silicio es un semiconductor. Esto significa que el flujo eléctrico puede ser controlada mediante el uso de partes de silicio. Por lo tanto, el silicio es muy importante en la industria eléctrica. Componentes de silicio se utilizan en las computadoras, los transistores, células solares, pantallas LCD y otros dispositivos semiconductores. La mayoría del silicio se utiliza para la fabricación de aleaciones de aluminio y silicio con el fin de producir piezas fundidas. Las piezas se producen mediante el vertido del material fundido de aluminio y silicio en un molde. Estas piezas de material fundido se utilizan generalmente en la industria del automóvil para fabricar piezas para coches. La masilla "Silly Putty" antes se hacía mediante la adición de ácido bórico al aceite de silicona. El carburo de silicio es un abrasivo muy importante. Los silicatos se puede utilizar para hacer tanto cerámica y como esmalte. La arena, que contiene silicio, es un componente muy importante del vidrio. La silicona, un polímero derivado del silicio, se utiliza en aceites y ceras, implantes mamarios, lentes de contacto, explosivos y pirotecnia (fuegos artificiales). En el futuro, el silicio puede sustituir al carbón como la principal fuente de electricidad.

6 ESTRUCTURA DEL GERMANIO Símbolo: Ge Clasificación: Elementos carbonoides Grupo 14 Metaloide Número Atómico: 32 Masa Atómica: 72,61 Número de protones/electrones: 32 Número 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: 2,01 Energía de ionización (kJ.mol-1): 784 Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 116 Radio atómico (pm): 122 Radio iónico (pm) (carga del ion): 272(-4), 90(+2) Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 34,7 Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 334,3 Punto de Fusión (ºC): 938,25 Punto de Ebullición (ºC): 2833 Densidad (kg/m3): 5323; (25 ºC) Volumen atómico (cm3/mol): 13,64 Estructura cristalina: Cúbica Color: Grisáceo

7 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.

8 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 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). 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). APLICACIONES DEL GERMANIO

9 ESTRUCTURA DEL GALIO Símbolo: Ga Clasificación: Elementos térreos Grupo 13 Otros Metales Número Atómico: 31 Masa Atómica: 69,723 Número de protones/electrones: 31 Número de neutrones (Isótopo 70-Ga): 39 Estructura electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p1 Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 3 Números de oxidación: +1, +3 Electronegatividad: 1,81 Energía de ionización (kJ.mol-1): 577 Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 29 Radio atómico (pm): 153 Radio iónico (pm) (carga del ion): 113(+1), 62(+3) Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 5,59 Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 256,1 Punto de Fusión (ºC): 29,76 Punto de Ebullición (ºC): 2204 Densidad (kg/m3): 5906; (20 ºC) Volumen atómico (cm3/mol): 11,81 Estructura cristalina: Ortorrómbica Color: Blanco con brillo plateado.

10 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.

11 APLICACIONES 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 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.