2. Estructura cristalina, propiedades y
aplicaciones de los siguientes
elementos:
 Silicio
 Germanio
 Galio

3. Silicio
Polvo de silicio Policristal de silicio Olivino.

4. 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.

5. Estructura Cristalina del Silicio

6. silicio
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
N° CAS 7440-21-3
N° EINECS 231-130-8
Calor específico 700 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 4.35·10-4 S/m
Conductividad térmica 148 W/(K·m)
Velocidad del sonido 8433 m/s a 293,15 K(20 °C)
Estructura Cristalina del Silicio

7. Propiedades
 Sus propiedades son intermedias entre las del carbono y el germanio.
En forma cristalina es muy duro y poco soluble y presenta un brillo
metálico y color grisáceo. Aunque es un elemento relativamente inerte
y resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los
halógenos y álcalis diluidos. El silicio transmite más del 95% de las
longitudes de onda de la radiación infrarroja.
 Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de cristales
negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio
(SiO2), con un agente reductor, como carbono o magnesio, en un horno
eléctrico. El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar
el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.411
°C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33.
Su masa atómica es 28,086.

8. Propiedades
 Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el gas tetrafluoruro
de silicio, SiF4 (ver flúor), y es atacado por los ácidos nítrico,
clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido de silicio formado
inhibe la reacción. También se disuelve en hidróxido de sodio,
formando silicato de sodio y gas hidrógeno. A temperaturas
ordinarias el silicio no es atacado por el aire, pero a temperaturas
elevadas reacciona con el oxígeno formando una capa de sílice
que impide que continúe la reacción. A altas temperaturas
reacciona también con nitrógeno y cloro formando nitruro de
silicio y cloruro de silicio respectivamente.

9. Propiedades
 El silicio constituye un 28% de la corteza terrestre. No existe en
estado libre, sino que se encuentra en forma de dióxido de silicio
y de silicatos complejos. Los minerales que contienen silicio
constituyen cerca del 40% de todos los minerales comunes,
incluyendo más del 90% de los minerales que forman rocas
volcánicas. El mineral cuarzo, sus variedades (cornalina,
crisoprasa, ónice, pedernal y jaspe) y los minerales cristobalita y
tridimita son las formas cristalinas del silicio existentes en la
naturaleza. El dióxido de silicio es el componente principal de la
arena. Los silicatos (en concreto los de aluminio, calcio y
magnesio) son los componentes principales de las arcillas, el
suelo y las rocas, en forma de feldespatos, anfíboles, piroxenos,
micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas como el olivino,
granate, zircón, topacio y turmalina.

10. Aplicaciones
 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:

11. Aplicaciones
 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.

12. Aplicaciones
 Se utiliza en la industria del acero como componente de las
aleaciones de silicio-acero. Para fabricar el acero, se
desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas
cantidades de silicio; el acero común contiene menos de un
0,30 % de silicio. El acero al silicio, que contiene de 2,5 a 4%
de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los
transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja
histéresis (ver Magnetismo). Existe una aleación de acero,
el durirón, que contiene un 15% de silicio y es dura, frágil y
resistente a la corrosión; el durirón se usa en los equipos
industriales que están en contacto con productos químicos
corrosivos. El silicio se utiliza también en las aleaciones de
cobre, como el bronce y el latón.

13. Aplicaciones
 El silicio es un semiconductor; su resistividad a la
corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre
la de los metales y la de los aislantes. La conductividad
del silicio se puede controlar añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas llamadas dopantes. La
capacidad de controlar las propiedades eléctricas del
silicio y su abundancia en la naturaleza han
posibilitado el desarrollo y aplicación de los
transistores y circuitos integrados que se utilizan en la
industria electrónica.

14. Aplicaciones
 La sílice y los silicatos se utilizan en la fabricación de
vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana, y tienen
importantes aplicaciones individuales. La sílice fundida,
que es un vidrio que se obtiene fundiendo cuarzo o
hidrolizando tetracloruro de silicio, se caracteriza por un
bajo coeficiente de dilatación y una alta resistencia a la
mayoría de los productos químicos. El gel de sílice es una
sustancia incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando
parte del agua de un precipitado gelatinoso de ácido
silícico, SiO2·H2O, el cual se obtiene añadiendo ácido
clorhídrico a una disolución de silicato de sodio. El gel de
sílice absorbe agua y otras sustancias y se usa como agente
desecante y decolorante.

15. Aplicaciones
 El silicato de sodio (Na2SiO3), también llamado vidrio, es
un silicato sintético importante, sólido amorfo, incoloro y
soluble en agua, que funde a 1088 °C. Se obtiene haciendo
reaccionar sílice (arena) y carbonato de sodio a alta
temperatura, o calentando arena con hidróxido de sodio
concentrado a alta presión. La disolución acuosa de silicato
de sodio se utiliza para conservar huevos; como sustituto de
la cola o pegamento para hacer cajas y otros contenedores;
para unir gemas artificiales; como agente incombustible, y
como relleno y adherente en jabones y limpiadores. Otro
compuesto de silicio importante es el carborundo, un
compuesto de silicio y carbono que se utiliza como
abrasivo.

16. Aplicaciones
 El monóxido de silicio, SiO, se usa para proteger
materiales, recubriéndolos de forma que la superficie
exterior se oxida al dióxido, SiO2. Estas capas se
aplican también a los filtros de interferencias.
 Fue identificado por primera vez por Antoine Lavoisier
en 1787.
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

17. Germanio

18. 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.

19. Estructura Cristalina del Germanio

20. Estructura Cristalina del Germanio
germanio
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
N° CAS 7440-56-4
N° EINECS 231-164-3
Calor específico 320 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 1,45 S/m
Conductividad térmica 59,9 W/(K·m)
Velocidad del sonido 5400 m/s a 293,15 K(20 °C)

21. Propiedades
 Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco
grisáceo lustroso, quebradizo, que conserva el brillo a
temperaturas ordinarias. Presenta la misma estructura
cristalina 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
prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a
la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de
baja intensidad.

22. Aplicaciones
Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado costo
 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).
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio

23. Galio

24. Galio
Elemento químico metálico,
raro, blanco, duro y maleable,
parecido al aluminio, que suele
aparecer en minerales de cinc.
Núm. atóm. 31. Símb. Ga.

25. Estructura Cristalina del Galio

26. Estructura Cristalina del Galio
galio
Estructura cristalina Ortorrómbica
N° CAS 7440-55-3
N° EINECS 231-163-8
Calor específico 370 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 6,78 106 S/m
Conductividad térmica 40,6 W/(K·m)
Velocidad del sonido 2740 m/s a 293,15 K(20 °C)

27. Propiedades
 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 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.

28. Propiedades
 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. La cristalización no
se produce en ninguna de las estructuras simples; la fase
estable en condiciones normales 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.

29. Aplicaciones
 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.

30. Aplicaciones
 Se ha descubierto recientemente que aleaciones galio-aluminio en
contacto con agua produce una reacción química 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.
Referencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Galio