3. 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 carbono ideos 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.
Concepto.-
4. 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.
Aplicaciones.-
5. 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;
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
Laconductividad del silicio se puede
controlar añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas llamadas
dopantes.
10. La capacidad de controlar las
propiedades eléctricas del silicio
y su abundancia en la
naturaleza.
Han posibilitado el
desarrollo, aplicación de los
transistores y circuitos
integrados que se utilizan en la
industria electrónica.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. Otro compuesto de silicio importante es el
carborundo, un compuesto de silicio y
carbono que se utiliza como abrasivo.
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.
18. 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 que el diamante y resiste a
los ácidos y álcalis.
19. Forma gran número de compuestos
organometálicos y es un importante
material semiconductor utilizado
en transistores y foto detectores.
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.
20. Aplicaciones
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 sándwich 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.
21. 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).
24. 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 del ambiente
(como cesio, mercurio y rubidio)
25. Incluso cuando se sostiene en 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.
26. Presenta una acusada tendencia
a sub enfriarse 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.
27. 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.
28. A otra presión y temperatura se han
encontrado numerosas fases estables y
meta estables distintas.
El galio corroe otros metales
al difundirse en sus redes cristalinas.
29. Aplicaciones
La parte más importante de la producción de galio
sirve para la producción de arseniuro de galio, que
como material semiconductor en algunas aplicaciones
es superior al Silicio.
La principal aplicación del galio (arseniuro de galio)
es la construcción de circuitos integrados y
dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y
LED.
Se emplea en el dopado de semiconductores y en la
fabricación de dispositivos de estado sólido como:
transistores, diodos, células solares, etc.
Se utiliza en aleaciones con bajo punto de fusión.
30. Bibliografía
Alfred Zehe; Andreas Thomas(2009)
Tecnologia Epitaxial de Silicio. Ed:
Intercon Verlagsgruppe.
Dr. D. Aurelio Beltran (2010) Quimica
Vol.02 Ed: Reverte S.A.