Sólidos cristalinos
-
Upload
ronald-guizado -
Category
Documents
-
view
34 -
download
0
description
Transcript of Sólidos cristalinos
“Estructura cristalina, propiedades y aplicaciones”
CONCEPTO: Elemento químico
de símbolo “Si” ubicado en el
grupo 14 IVA de la tabla periódica
así también de la familia del
carbono pero a diferencia de este
no se encuentra en la naturaleza
en estado puro sino,
generalmente, combinado con
oxígeno. En su mayoría formando
óxidos de Si (SiO2, dióxido de
silicio) y silicatos. Pertenece al
grupo de los hermosos cristales
de roca (roca cristalina), cuarzo
lechoso, amatistas (rocas azules
debido al magnesio), cuarzo
rosado (color debido a la
presencia de pequeñas
cantidades de titanio) y cuarzo ahumado (orgánico).
SILICIO
Fuente de la imagen: http://www.inet.edu.ar/wp-
content/uploads/2012/11/silicio.pdf
Estructura cristalina
Aquí se muestra 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. Fuente: http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html
Estructura cristalina 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.
El germanio tiene la misma
estructura del diamante, con una
dimensión de celda de 0,566 nm.
http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/solids/sili2.html
• Al tener el número atómico 14, significa que un átomo de Si aislado tiene 14 protones (partículas cargadas positivamente) en su núcleo y 14 electrones (partículas cargadas negativamente) orbitando alrededor de él como un sistema solar en miniatura.
• Diez de los 14 electrones están, estrechamente, ligados al núcleo y tienen menos importancia para las uniones químicas con otros elementos. Los cuatro electrones restantes determinan cómo los átomos de silicio se organizan entre sí para formar el material de silicio sólido.
• Tiene sus átomos ordenados en forma muy particular: cada átomo intenta unirse con cuatro átomos vecinos como en la figura que a continuación se muestra.
http://www.inet.edu.ar/wp-
content/uploads/2012/11/silicio.pdf
• Dado que la electricidad es el “movimiento”
de electrones, el Si es un pobre conductor de
electricidad cuando todos los electrones están
restringidos en enlaces; por lo tanto, actúa
como un aislante (no conduce electricidad)
• Debido a que en ocasiones el silicio actúa
como aislante y si se lo excita actúa
conduciendo electricidad se lo denomina
material “semiconductor” lo que le da la
utilidad para las celdas solares y para la
microelectrónica.
• En cuanto a sus propiedades químicas, el Si en
su forma cristalina es un material muy duro
(6,5 en la escala de Moss) y su punto de fusión
es 1687 K y el de ebullición es 3173 K.
http://electronicageneralenet1.blogspot.c
om/2013/05/semiconductor-puro-de-
silicio.html
• Es un elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los halógenos y alcalinos diluidos.
• En cuanto a sus características ópticas transmite más del 95% de las longitudes de onda de la radiación infrarroja.
• En cuanto al silicio amorfo en su estructura no conserva este orden a largo alcance, debido a esto sus características eléctricas y ópticas, entre otras, son diferentes a las del cristalino. Este material suele utilizarse en celdas solares pero su rendimiento es menor, aunque su forma de obtención es más económica.
http://francis.naukas.com/2008/05/02/computacion-cuantica-optica-
sobre-silicio-o-primeras-puertas-logicas-cuanticas-en-guias-opticas-
planares-integradas/
Se lo utiliza como
elemento de aleación
en fundiciones, en la
preparación de las
siliconas, en la
industria de la
cerámica, en la
fabricación de vidrio
para ventanas y
aislantes y esmaltados.
http://www.biocablan.com/node/93
Por sus propiedades, el silicio monocristalino es el material base de la industria electrónica y microelectrónica para la fabricación de transistores, celdas solares y todo tipo de dispositivos semiconductores.
Fuente: http://users.dcc.uchile.cl/~roseguel/celdasolar.html
El dióxido de silicio
(arena y arcilla) es un
importante constituyente
del hormigón y los
ladrillos y se emplea en
la producción de
cemento. Se lo emplea,
además, como elemento
fertilizante en forma de
mineral primario rico en
silicio para la agricultura.
http://spanish.alibaba.com/product-gs-img/di-xido-de-silicio-de-
propiedades-609075664.html
El carburo de silicio es
uno de los abrasivos
más importantes. Se
usa en la fabricación de
láseres para obtener
una luz con una
longitud de onda de 456
nm. http://www.chipaxa.com/paginas/Abrasivos2.htm
El silicio es el
constituyente principal
de la silicona. La
silicona es un polímero
inodoro e incoloro que
se usa en medicina en
implantes de seno y
lentes de contacto
http://mamoplastia.info/mamoplastia_silice_y_silicona.html
Es inerte y estable a altas
temperaturas, lo que la
hace útil en gran
variedad de aplicaciones
industriales, como
lubricantes, adhesivos,
impermeabilizantes y en
aplicaciones médicas,
como prótesis valvulares
cardíacas e implantes de
mamas.
http://spanish.alibaba.com/product-gs-img/de-silicio-pegamento-l-
quido-pegamento-de-espuma-de-poliestireno-121019787.html
Es un elemento químico con
número atómico 32, y símbolo
Ge perteneciente al período 4
de la tabla periódica de los
elementos.
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.
Fuente: http://www.electronica2000.net/curso_elec/leccion43.htm
La configuración electrónica del germanio es [Ar]3d10
4s2 4p2. Esta determina la forma en la cual los
electrones están estructurados en sus átomos. 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.
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.
http://mtlindex.es/tierras-raras-germanio/
El estado del germanio en su
forma natural es sólido. El
germanio es un elemento químico
de aspecto blanco grisáceo y
pertenece al grupo de los
metaloides. 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.
http://erenovable.com/materiales-conductores-
y-materiales-aislantes/
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).
http://www.enter.co/especiales/innovacion/baje-un-
terabyte-en-menos-de-un-segundo-con-esta-nueva-tecnologia/
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.
http://es.aliexpress.com/w/wholesale-germanium-titanium-bracelet.html
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).
http://es.wikipedia.org/wiki/Tetracloruro_de_germanio
El galio es un
elemento químico de
la tabla periódica de
número atómico 31 y
símbolo Ga.
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.
http://es.wikipedia.org/wiki/Galio
• 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 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.
Símbolo: Ga
Número atómico: 31
Masa atómica: 69.723 uma
Punto de fusión: 29,78º C
Punto de ebullición: 2403,0º C
Número de neutrones: 39
Estructura en cristal: Ortorrómbico
Densidad: 293 K: 5.907 g/cm3
Color: Blanco/plateado
La configuración electrónica del
galio es [Ar]3d10 4s2 4p1.
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.
DATOS CRISTALOGRÁFICOS
Estructura
cristalina:
ortorrómbica
centrada en las
bases
Dimensiones de la
celda unidad / pm:
a=451.86,
b=765.70,
c=452.58
Grupo espacial: Cmca
http://elementos.org.es/galio
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.
Las aplicaciones de semiconductores dominan el uso comercial de galio, que
representan el 98% de las solicitudes. La siguiente aplicación principal es para
los granates galio gadolinio
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.