Третий период периодической системы

Третий период периодической системы элементов начинается с элемента натрия (Na) и заканчивается элементом аргоном (Ar).

Он включает в себя следующие элементы:

Все эти элементы имеют общую особенность: их валентные электроны расположены в третьем энергетическом уровне.

Элементы третьего периода демонстрируют разнообразие свойств.

Например, натрий и магний являются металлами, тогда как алюминий имеет как металлические, так и неметаллические характеристики.

Кремний и фосфор представляют неметаллы, а сера и хлор относятся к более реакционно способным неметаллам.

Содержание страницы

Физические свойства элементов третьего периода

Три первых элемента — натрий, магний и алюминий — являются металлами. Они имеют высокие температуры плавления и температуры кипения, которые повышаются при переходе от элемента к элементу.

Эта тенденция отражает упрочнение связей в кристалле. Одновременно с повышением температур плавления и температур кипения наблюдается уменьшение атомного объема.

Свойства элементов третьего периода периодической таблицы

Свойства	Na	Mg	Al	Si	Р	S	Сl	Аr
Порядковый номер	11	12	13	14	15	16	17	18
Атомный вес	22,9	24,3	26,9	28	30,9	32	35,4	39,9
Молекулярная формула	Металл	Металл	Металл	Кристаллический	Р₄	S₈	Сl₂	Аr
Температура кипения °К	1162	1393	2600	2628	553	718	238,9	87
Температура кипения °С	889	1120	2327	2355	280	445	—34,1	— 186
Температура плавления °К	371	923	933	1683	317,2	392	172	84
Температура плавления °С	98	650	660	1410	44,2	119	—101	—189
Атомный объем в твердом состоянии, см³/моль атомов	27,3	14,0	9,99	12,1	16,9	15,6	18,7	24,2

Четвертый элемент — кремний — твердое вещество, в котором каждый атом кремния связан с четырьмя соседними атомами кремния, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга (в вершинах правильного тетраэдра).

Такое расположение атомов приводит к образованию трехмерной структуры; эти твердые соединения называются сетчатыми.

Твердое вещество с такой структурой характеризуется высокой температурой плавления и высокой температурой кипения.

Остальные четыре элемента образуют молекулярные твердые вещества.

Атомы белого фосфора, серы и хлора прочно связаны в небольшие молекулы (они имеют формулы Р₄, S₈ и Сl₂), но притяжение между молекулами незначительно.

Разумеется, изменение свойств у этих элементов не носит простого характера, так как их молекулы построены весьма различно.

Соединения элементов третьего периода

Для того чтобы лучше изучить изменение химических свойств элементов расположенных в горизонтальном ряду, рассмотрим три типа соединений:

Гидриды

Гидриды — это соединения элементов с водородом. Горячий , расплавленный металлический натрий реагирует с газообразным водородом, образуя твердый, солеобразный гидрид с эмпирической формулой NaH.

Предполагают, что в твердом гидриде натрия присутствуют ионы Na⁺ и Н^—. Ион Н^— существует в твердом гидриде или в расплаве, но не может существовать в водном растворе.

Магний образует аналогичный солеобразный гидрид, имеющий эмпирическую формулу MgH₂.

Нейтральный атом магния отдает два электрона, превращаясь в положительно заряженный ион Mg²⁺ (с устойчивой электронной конфигурацией инертного газа).

Алюминий образует гидрид молекулярного, а не солеобразного характера. Однако его эмпирическая формула АlН₃.

Остальные элементы образуют гидриды, которые представляют собой молекулярные газообразные соединения. Они имеют формулы SiH₄, PH₃, H₂S и НСl соответственно.

Мы видим закономерность в соотношениях взаимодействующих атомов. Элементы натрий и магний (и до некоторой степени алюминий) приобретают электронную конфигурацию неона, отдавая электроны атомам водорода — по одному электрону каждому атому водорода.

Следует отметить, что при этом каждый атом водорода приобретает электронную конфигурацию гелия.

Начиная с кремния, образование молекулярных соединений указывает на то, что элементы принимают электронную конфигурацию последующего инертного газа (аргона) путем образования обобщенных электронных пар с атомами водорода.

В этих соединениях связь с атомами водорода напоминает скорее ковалентную связь в молекуле Сl₂, чем ионную связь в молекуле хлористого натрия.

Однако независимо от природы химической связи реакционная способность каждого элемента зависит от склонности атома к приобретению электронной конфигурации предшествующего или последующего инертного газа.

Хлориды и окислы

Рис. 2.Строение молекулы S₂Cl₂.

Такую же зависимость реакционной способности от строения мы можем обнаружить при рассмотрении хлоридов и окислов.

Мы снова находим, что химическую связь можно объяснить отдачей электронов или образованием обобщенной пары электронов, в результате чего приобретается устойчивая конфигурация инертного газа.

Единственной аномалией является способность серы к образованию соединения S₂Cl₂. Однако аномалия эта чисто внешняя, так как структура этого соединения показывает, что валентность серы в нем равна 2.

Структура хлористой серы приведена на рис. 2.

Атомы в этой молекуле расположены таким образом, что каждый атом серы обладает одной обобщенной парой электронов совместно с атомом хлора.

А другой — совместно со вторым атомом серы, благодаря чему достигается электронная конфигурация аргона.

Выводы

Изменение типа строения молекул (молекулярных формул) при переходе от щелочного металла к инертному газу, наблюдаемое у элементов третьего периода, показывает важность электронной конфигурации инертного газа.

Ценность этих закономерностей вполне очевидна. По положению двух атомов в периодической таблице элементов можно предсказывать наиболее вероятные молекулярные формулы.