Элемент периода 3 - Period 3 element

Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титана Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон

Период 3 элемента является одним из химических элементов в третьем ряду (или период ) в периодической таблице химических элементов . Периодическая таблица выстроена в ряды, чтобы проиллюстрировать повторяющиеся (периодические) тенденции в химическом поведении элементов по мере увеличения их атомного номера: новая строка начинается, когда периодическая таблица пропускает строку и химическое поведение начинает повторяться, что означает, что элементы с похожим поведением попадают в одни и те же вертикальные столбцы. Третий период содержит восемь элементов: натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, серу, хлор и аргон. Первые два, натрий и магний, входят в s-блок периодической таблицы, а остальные - в p-блок . Все элементы периода 3 встречаются в природе и имеют по крайней мере один стабильный изотоп .

Атомная структура

В квантовомеханическом описании атомной структуры этот период соответствует накоплению электронов в третьей ( n = 3 ) оболочке , а точнее, заполнению ее подоболочки 3s и 3p. Есть трехмерная подоболочка, но - в соответствии с принципом Ауфбау - она ​​не заполняется до периода 4 . Это делает все восемь элементов аналогами элементов периода 2 в той же точной последовательности. Правило октета как правило , относится к периоду 3 таким же образом , как в период 2 -х элементов, потому что 3d подоболочки обычно не-действия.

Элементы

Элементы по номеру
Элемент # Условное обозначение Блокировать Электронная конфигурация
Натрий 11 Na s-блок [Ne] 3s 1
Магний 12 Mg s-блок [Ne] 3s 2
Алюминий 13 Al p-блок [Ne] 3s 2 3p 1
Кремний 14 Si p-блок [Ne] 3s 2 3p 2
Фосфор 15 п p-блок [Ne] 3s 2 3p 3
Сера 16 S p-блок [Ne] 3s 2 3p 4
Хлор 17 Cl p-блок [Ne] 3s 2 3p 5
Аргон 18 Ar p-блок [Ne] 3s 2 3p 6

Натрий

Натрий (символ Na ) - мягкий серебристо-белый металл с высокой реакционной способностью, входящий в группу щелочных металлов ; его единственный стабильный изотоп - 23 Na. Это богатый элемент, который присутствует во многих минералах, таких как полевой шпат , содалит и каменная соль . Многие соли натрия хорошо растворимы в воде и, таким образом, присутствуют в значительных количествах в водоемах Земли, наиболее часто в океанах в виде хлорида натрия .

Полезны многие соединения натрия, такие как гидроксид натрия (щелок) для мыловарения и хлорид натрия для использования в качестве средства против обледенения и питательного вещества. Этот же ион также входит в состав многих минералов, таких как нитрат натрия .

Свободный металл, элементарный натрий, не встречается в природе, но должен быть получен из соединений натрия. Элементный натрия был впервые выделен Гемфри Дэви в 1807 г. с помощью электролиза из гидроксида натрия .

Магний

Магний (символ Mg ) - это щелочноземельный металл с общей степенью окисления +2. Это восьмой по численности элемент в земной коре и девятый во всей известной Вселенной . Магний является четвертым по распространенности элементом на Земле в целом (после железа, кислорода и кремния), составляя 13% массы планеты и значительную часть мантии планеты . Его относительно много, потому что он легко образуется в сверхновых звездах путем последовательного добавления трех ядер гелия к углероду (который, в свою очередь, состоит из трех ядер гелия). Из-за высокой растворимости иона магния в воде он является третьим по распространенности элементом, растворенным в морской воде .

Свободный элемент (металл) в природе не встречается на Земле, так как он очень реактивен (хотя однажды произведенный, он покрыт тонким слоем оксида [см. Пассивация ], который частично маскирует эту реакционную способность). Свободный металл горит характерным ярким белым светом, что делает его полезным ингредиентом для вспышек. В настоящее время металл в основном получают электролизом солей магния, полученных из рассола . С коммерческой точки зрения, металл в основном используется в качестве легирующего агента при производстве алюминиево- магниевых сплавов, иногда называемых « магнезиум » или «магнелием». Поскольку магний менее плотен, чем алюминий, эти сплавы ценятся за их относительную легкость и прочность.

Ионы магния кислые на вкус, а в низких концентрациях помогают придать природную терпкость пресным минеральным водам .

Алюминий

Алюминий (символ Аль ) или алюминий ( американский английский ) является серебристо - белым членом бора группы из химических элементов и металла р-блоков , классифицированного некоторые химики как пост-переходного металл. При нормальных условиях он не растворяется в воде. Алюминий является третьим наиболее распространенным элементом (после кислорода и кремния ), и наиболее распространенный металл , в земном «ы коры . Он составляет около 8% от веса твердой поверхности Земли. Металлический алюминий слишком химически реакционноспособен, чтобы возникать изначально. Вместо этого он содержится в более чем 270 различных минералах . Основная руда алюминия - бокситы .

Алюминий отличается низкой плотностью металла и способностью противостоять коррозии из-за явления пассивации . Конструкционные компоненты, изготовленные из алюминия и его сплавов, имеют жизненно важное значение для аэрокосмической промышленности и играют важную роль в других областях транспорта и конструкционных материалов. Наиболее полезными соединениями алюминия, по крайней мере, в расчете на массу, являются оксиды и сульфаты.

Кремний

Кремний (символ Si ) - металлоид 14 группы . Он менее активен, чем его химический аналог углерод , неметалл непосредственно над ним в периодической таблице, но более активен, чем германий , металлоид непосредственно под ним в таблице. Споры о характере кремния возникли с момента его открытия: кремний был впервые получен и охарактеризован в чистом виде в 1824 году и получил название кремний (от латинского : кремний , кремни) с окончанием -ium, указывающим на металл. Однако его окончательное название, предложенное в 1831 году, отражает более химически похожие элементы - углерод и бор.

Кремний - восьмой самый распространенный элемент во Вселенной по массе, но очень редко встречается в природе как чистый свободный элемент. Он наиболее широко распространен в пыли , песках , планетоидах и планетах в виде различных форм диоксида кремния (кремнезема) или силикатов . Более 90% земной коры состоит из силикатных минералов , что делает кремний вторым по распространенности элементом в земной коре (около 28% по массе) после кислорода .

Большая часть кремния используется в коммерческих целях без разделения и, действительно, часто с небольшой обработкой соединений природой. Сюда входит прямое использование в промышленных зданиях глины , кварцевого песка и камня . Кремнезем используется в керамическом кирпиче . Силикат входит в портландцемент для строительного раствора и штукатурки и в сочетании с кварцевым песком и гравием для изготовления бетона . Силикаты также присутствуют в белой керамике, такой как фарфор , и в традиционном натриево-известковом стекле на основе кварца . Более современные соединения кремния, такие как карбид кремния, образуют абразивные материалы и высокопрочную керамику. Кремний является основой широко распространенных синтетических полимеров на основе кремния, называемых силиконами .

Элементарный кремний также оказывает большое влияние на современную мировую экономику. Хотя большая часть свободного кремния используется в рафинировании стали, литье алюминия и тонкой химической промышленности (часто для производства коллоидного кремнезема ), относительно небольшая часть кремния очень высокой степени очистки, который используется в полупроводниковой электронике (<10%), возможно, даже более критично. Из-за широкого использования кремния в интегральных схемах , являющихся основой большинства компьютеров, от него зависит большая часть современных технологий.

Фосфор

Фосфор (символ P ) - это многовалентный неметалл группы азота , фосфор как минерал почти всегда присутствует в своем максимально окисленном ( пятивалентном ) состоянии, как неорганические фосфатные породы . Элементный фосфор существует в двух основных формах - белый фосфор и красный фосфор - но из-за его высокой реакционной способности фосфор никогда не встречается на Земле как свободный элемент.

Первая форма элементарного фосфора, который будет произведен (белый фосфор, в 1669 году), излучает слабое свечение при воздействии кислорода - отсюда его название, полученное из греческой мифологии, Φωσφόρος, что означает «светоносец» (лат. Люцифер ), что означает « Утро». Звезда », планета Венера . Хотя термин « фосфоресценция », означающий свечение после освещения, происходит от этого свойства фосфора, свечение фосфора возникает в результате окисления белого (но не красного) фосфора и должно называться хемилюминесценцией . Это также самый легкий элемент, позволяющий легко создавать стабильные исключения из правила октетов .

Подавляющее большинство соединений фосфора расходуется в качестве удобрений. Другие приложения включают в себя роль фосфорорганических соединений в моющих средствах , пестициды и нервно - паралитических веществ , а также матчей .

Сера

Сера (символ S ) является распространенным многовалентным неметаллом, одним из халькогенов . В нормальных условиях атомы серы образуют циклические восьмиатомные молекулы с химической формулой S 8 . При комнатной температуре элементарная сера представляет собой ярко-желтое кристаллическое твердое вещество. Химически сера может реагировать либо как окислитель, либо как восстановитель . Он окисляет большинство металлов и некоторые неметаллы , включая углерод, что приводит к его отрицательному заряду в большинстве сероорганических соединений , но снижает количество сильных окислителей, таких как кислород и фтор .

В природе сера встречается как чистый элемент, а также как сульфидные и сульфатные минералы. Кристаллы элементарной серы обычно востребованы коллекционерами минералов из-за их ярко окрашенной многогранной формы. Сера была известна в древних временах, поскольку ее использовали в Древней Греции , Китае и Египте . Пары серы использовались как фумиганты, а серосодержащие лекарственные смеси - как бальзамы и противопаразитарные средства. Сера упоминается в Библии как сера на английском языке , и это название до сих пор используется в нескольких ненаучных терминах. Сера считалась достаточно важной, чтобы получить свой собственный алхимический символ . Это было необходимо для получения черного пороха лучшего качества , и алхимики предположили, что ярко-желтый порошок обладает некоторыми свойствами золота, которое они стремились синтезировать из него. В 1777 году Антуан Лавуазье помог убедить научное сообщество в том, что сера является основным элементом, а не соединением.

Элементарная сера когда-то добывалась из соляных куполов , где она иногда встречается почти в чистом виде, но этот метод устарел с конца 20 века. Сегодня почти вся элементарная сера производится как побочный продукт при удалении серосодержащих загрязняющих веществ из природного газа и нефти . Этот элемент используется в коммерческих целях в основном в удобрениях из-за относительно высокой потребности в нем растений, а также в производстве серной кислоты , основного промышленного химического вещества. Другие известные применения этого элемента - спички , инсектициды и фунгициды . Многие соединения серы обладают запахом, а запах одорированного природного газа, запах скунса, грейпфрута и чеснока обусловлен соединениями серы. Сероводород, продуцируемый живыми организмами, придает характерный запах тухлым яйцам и другим биологическим процессам.

Хлор

Хлор (символ Cl ) - второй по легкости галоген . В стандартных условиях элемент образует двухатомные молекулы , называемые дихлор. У него самое высокое сродство к электрону и третье место по электроотрицательности среди всех элементов; таким образом, хлор является сильным окислителем .

Наиболее распространенное соединение хлора, хлорид натрия ( поваренная соль ), известно с древних времен; однако около 1630 г. бельгийский химик и врач Ян Баптист ван Гельмонт получил газообразный хлор. Синтез и характеристика элементарного хлора произошел в 1774 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле, который назвал его «воздух с дефлогистированной соляной кислотой», поскольку он думал, что синтезировал оксид, полученный из соляной кислоты , потому что в то время считалось, что кислоты обязательно содержат кислород. Ряд химиков, в том числе Клод Бертолле, предположили, что «дефлогистированный воздух соляной кислоты» Шееле должен представлять собой комбинацию кислорода и еще не открытого элемента, и Шееле назвал предполагаемый новый элемент в этом оксиде муриатикум . Предположение, что этот недавно открытый газ был простым элементом, было сделано в 1809 году Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи-Жаком. Это было подтверждено в 1810 году сэром Хамфри Дэви , который назвал его хлором, от греческого слова χλωρός (chlōros), что означает «зелено-желтый».

Хлор входит в состав многих других соединений. Это второй по распространенности галоген и 21-й по содержанию химический элемент в земной коре. Большая окислительная способность хлора привела к его использованию в отбеливающих и дезинфицирующих средствах, а также в том, что он является важным реагентом в химической промышленности. В качестве обычного дезинфицирующего средства соединения хлора используются в плавательных бассейнах для поддержания их чистоты и гигиены . В верхних слоях атмосферы хлорсодержащие молекулы, такие как хлорфторуглероды , участвуют в истощении озонового слоя .

Аргон

Аргон (символ Ar ) - третий элемент в группе благородных газов 18 . Аргон является третьим по распространенности газом в атмосфере Земли ( 0,93%), что делает его более распространенным, чем углекислый газ . Почти весь этот аргон представляет собой радиогенный аргон-40, полученный при распаде калия-40 в земной коре. Во Вселенной аргон-36 на сегодняшний день является наиболее распространенным изотопом аргона, который является предпочтительным изотопом аргона, полученным в результате звездного нуклеосинтеза .

Название «аргон» происходит от греческого среднего прилагательного ἀργόν , что означает «ленивый» или «бездействующий», так как элемент почти не вступает в химические реакции. Полный октет (восемь электронов) во внешней оболочке атома делает аргон стабильным и устойчивым к связыванию с другими элементами. Его температура тройной точки 83,8058  К является определяющей фиксированной точкой по Международной температурной шкале 1990 года .

Аргон получают промышленно с помощью фракционной перегонки из жидкого воздуха . Аргон в основном используется в качестве инертного защитного газа при сварке и других высокотемпературных промышленных процессах, где обычно нереактивные вещества становятся реактивными: например, атмосфера аргона используется в графитовых электрических печах для предотвращения горения графита. Газ аргон также используется в лампах накаливания и люминесцентных лампах, а также в газоразрядных трубках других типов. Аргон создает отличительный сине-зеленый газовый лазер .

Биологические роли

Натрий является важным элементом для всех животных и некоторых растений. У животных ионы натрия используются против ионов калия для накопления зарядов на клеточных мембранах , что позволяет передавать нервные импульсы при рассеивании заряда; поэтому он классифицируется как диетический неорганический макроминерал.

Магний - одиннадцатый элемент по массе в организме человека по распространенности ; его ионы необходимы для всех живых клеток , где они играют важную роль в манипулировании важными биологическими полифосфатными соединениями, такими как АТФ , ДНК и РНК . Таким образом, для работы сотен ферментов требуются ионы магния. Магний также является ионом металла в центре хлорофилла и, таким образом, является обычной добавкой к удобрениям . Соединения магния используются в медицине в качестве обычных слабительных средств , антацидов (например, магнезиального молока ) и в ряде ситуаций, когда требуется стабилизация аномального нервного возбуждения и спазма кровеносных сосудов (например, для лечения эклампсии ).

Несмотря на широкое распространение в окружающей среде, соли алюминия не используются ни в одной из форм жизни. Благодаря своей распространенности, он хорошо переносится растениями и животными. Из-за их распространенности потенциальные полезные (или иные) биологические роли соединений алюминия вызывают постоянный интерес.

Кремний является важным элементом биологии, хотя животным, по-видимому, требуются лишь крошечные его следы, хотя различным морским губкам кремний нужен для того, чтобы иметь структуру. Это гораздо более важно для метаболизма растений, особенно многих трав, а кремниевая кислота (разновидность кремнезема) составляет основу поразительного множества защитных панцирей микроскопических диатомовых водорослей .

Фосфор необходим для жизни. Как фосфат, он является компонентом ДНК , РНК , АТФ , а также фосфолипидов, которые образуют все клеточные мембраны. Демонстрируя связь между фосфором и жизнью, элементарный фосфор исторически был впервые выделен из мочи человека, а костная зола была важным ранним источником фосфата. Фосфатные минералы - это окаменелости. Низкий уровень фосфатов является важным ограничением роста в некоторых водных системах. Сегодня наиболее важным коммерческим применением химикатов на основе фосфора является производство удобрений для замены фосфора, который растения удаляют из почвы.

Сера является незаменимым элементом для всей жизни и широко используется в биохимических процессах. В метаболических реакциях соединения серы служат как топливом, так и респираторными (заменяющими кислород) материалами для простых организмов. Сера в органической форме содержится в витаминах биотин и тиамин , названный в честь греческого слова, обозначающего серу. Сера является важной частью многих ферментов и молекул антиоксидантов, таких как глутатион и тиоредоксин . Органически связанная сера является компонентом всех белков, как и аминокислоты цистеин и метионин . Дисульфидные связи в значительной степени ответственны за механическую прочность и нерастворимость протеинового кератина , находящегося во внешней коже, волосах и перьях, и этот элемент способствует их резкому запаху при сгорании.

Элементарный хлор чрезвычайно опасен и ядовит для всех форм жизни и используется в качестве легочного агента в химической войне ; однако хлор необходим большинству форм жизни, включая человека, в форме хлорид- ионов.

Аргон не играет биологической роли. Как и любой другой газ, кроме кислорода, аргон обладает удушающим действием .

Таблица элементов

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Группа  →
↓  Период
3 Натрий11Na22,990 Магний12Mg24.305 Алюминий13Al26,982 Кремний14Si28,085 Фосфор15п30 974 Сера16S32.06 Хлор17Cl35,45 Аргон18Ar39,95

Примечания

использованная литература