Un elemento del período 3 es uno de los elementos químicos de la tercera fila (o período ) de la tabla periódica de los elementos químicos . La tabla periódica está dispuesta en filas para ilustrar tendencias recurrentes (periódicas) en el comportamiento químico de los elementos a medida que aumenta su número atómico: se comienza una nueva fila cuando el comportamiento químico comienza a repetirse, lo que significa que los elementos con comportamiento similar caen en la misma tabla periódica. columnas verticales. El tercer período contiene ocho elementos: sodio, magnesio, aluminio, silicio, fósforo, azufre, cloro y argón. Los dos primeros, sodio y magnesio, son miembros del bloque s de la tabla periódica, mientras que los demás son miembros del bloque p . Todos los elementos del período 3 se encuentran en la naturaleza y tienen al menos un isótopo estable . [1]
En una descripción de la mecánica cuántica de la estructura atómica , este período corresponde a la acumulación de electrones en la tercera capa ( n = 3 ) , más específicamente llenando sus subcapas 3s y 3p. Hay un subnivel 3d, pero, de acuerdo con el principio de Aufbau , no se llena hasta el período 4 . Esto hace que los ocho elementos sean análogos de los elementos del período 2 en la misma secuencia exacta. La regla del octeto generalmente se aplica al período 3 de la misma manera que a los elementos del período 2, porque el subnivel 3d normalmente no actúa.
El sodio (símbolo Na ) es un metal blando, de color blanco plateado, muy reactivo y pertenece a los metales alcalinos ; su único isótopo estable es el 23 Na. Es un elemento abundante que existe en numerosos minerales como los feldespatos , la sodalita y la sal gema . Muchas sales de sodio son altamente solubles en agua y, por lo tanto, están presentes en cantidades significativas en los cuerpos de agua de la Tierra, más abundantemente en los océanos como cloruro de sodio .
Muchos compuestos de sodio son útiles, como el hidróxido de sodio (lejía) para la fabricación de jabón y el cloruro de sodio para su uso como agente descongelante y nutriente. El mismo ion también es componente de muchos minerales, como el nitrato de sodio .
El metal libre, el sodio elemental, no se encuentra en la naturaleza, sino que debe prepararse a partir de compuestos de sodio. El sodio elemental fue aislado por primera vez por Humphry Davy en 1807 mediante electrólisis de hidróxido de sodio .
El magnesio (símbolo Mg ) es un metal alcalinotérreo y tiene un número de oxidación común +2. Es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre [2] y el noveno en todo el universo conocido. [3] [4] El magnesio es el cuarto elemento más común en la Tierra en su conjunto (detrás del hierro, el oxígeno y el silicio), y constituye el 13% de la masa del planeta y una gran fracción del manto del planeta . Es relativamente abundante porque se acumula fácilmente en las estrellas supernova mediante adiciones secuenciales de tres núcleos de helio al carbono (que a su vez está formado por tres núcleos de helio). Debido a la alta solubilidad del ion magnesio en agua, es el tercer elemento más abundante disuelto en el agua de mar . [5]
El elemento libre (metal) no se encuentra naturalmente en la Tierra, ya que es altamente reactivo (aunque una vez producido, está recubierto por una fina capa de óxido [ver pasivación ], que enmascara parcialmente esta reactividad). El metal libre arde con una característica luz blanca brillante, lo que lo convierte en un ingrediente útil en las bengalas. Actualmente, el metal se obtiene principalmente por electrólisis de sales de magnesio obtenidas de salmuera . Comercialmente, el uso principal del metal es como agente de aleación para fabricar aleaciones de aluminio y magnesio, a veces llamadas " magnalio " o "magnelio". Dado que el magnesio es menos denso que el aluminio, estas aleaciones son apreciadas por su relativa ligereza y resistencia.
Los iones de magnesio tienen un sabor ácido y en bajas concentraciones ayudan a impartir una acidez natural a las aguas minerales frescas .
El aluminio (símbolo Al ) o aluminio ( inglés americano ) es un miembro de color blanco plateado del grupo de elementos químicos del boro y un metal del bloque p clasificado por algunos químicos como metal de post-transición. [6] No es soluble en agua en circunstancias normales. El aluminio es el tercer elemento más abundante (después del oxígeno y el silicio ), y el metal más abundante , en la corteza terrestre . Constituye aproximadamente el 8% del peso de la superficie sólida de la Tierra. El aluminio metálico es demasiado reactivo químicamente para producirse de forma nativa. En cambio, se encuentra combinado en más de 270 minerales diferentes . [7] El principal mineral de aluminio es la bauxita .
El aluminio destaca por la baja densidad del metal y por su capacidad de resistir la corrosión debida al fenómeno de pasivación . Los componentes estructurales fabricados a partir de aluminio y sus aleaciones son vitales para la industria aeroespacial y son importantes en otras áreas del transporte y materiales estructurales. Los compuestos más útiles del aluminio, al menos en peso, son los óxidos y los sulfatos.
El silicio (símbolo Si ) es un metaloide del grupo 14 . Es menos reactivo que su análogo químico el carbono , el no metal que se encuentra directamente encima de él en la tabla periódica, pero más reactivo que el germanio , el metaloide que se encuentra directamente debajo de él en la tabla. La controversia sobre el carácter del silicio data de su descubrimiento: el silicio se preparó y caracterizó por primera vez en forma pura en 1824, y se le dio el nombre de silicio (del latín : silicis , pedernales), con una terminación de palabra -ium para sugerir un metal. Sin embargo, su nombre final, sugerido en 1831, refleja los elementos químicamente más similares carbono y boro.
El silicio es el octavo elemento más común en el universo por masa, pero muy rara vez aparece como elemento libre puro en la naturaleza. Se distribuye más ampliamente en polvos , arenas , planetoides y planetas como diversas formas de dióxido de silicio (sílice) o silicatos . Más del 90% de la corteza terrestre está compuesta de minerales de silicato , lo que convierte al silicio en el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (alrededor del 28% en masa) después del oxígeno . [8]
La mayor parte del silicio se utiliza comercialmente sin separarse y, de hecho, a menudo con poco procesamiento de compuestos de la naturaleza. Estos incluyen el uso directo de arcillas , arena de sílice y piedra en la construcción industrial . La sílice se utiliza en ladrillos cerámicos . El silicato se utiliza en el cemento Portland para mortero y estuco , y se combina con arena de sílice y grava para fabricar hormigón . Los silicatos también se encuentran en cerámicas blancas como la porcelana y en el tradicional vidrio sodocálcico a base de cuarzo . Los compuestos de silicio más modernos, como el carburo de silicio, forman abrasivos y cerámicas de alta resistencia. El silicio es la base de los omnipresentes polímeros sintéticos a base de silicio llamados siliconas .
El silicio elemental también tiene un gran impacto en la economía mundial moderna. Aunque la mayor parte del silicio libre se utiliza en las industrias de refinación de acero, fundición de aluminio y química fina (a menudo para fabricar sílice pirógena ), la porción relativamente pequeña de silicio muy purificado que se utiliza en la electrónica semiconductora (< 10%) quizás sea incluso más crítico. Debido al amplio uso del silicio en los circuitos integrados , la base de la mayoría de las computadoras, gran parte de la tecnología moderna depende de él.
El fósforo (símbolo P ) es un no metal multivalente del grupo del nitrógeno ; el fósforo como mineral casi siempre está presente en su estado máximamente oxidado ( pentavalente ), como rocas de fosfato inorgánico . El fósforo elemental existe en dos formas principales: fósforo blanco y fósforo rojo , pero debido a su alta reactividad, el fósforo nunca se encuentra como elemento libre en la Tierra.
La primera forma de fósforo elemental que se produjo (fósforo blanco, en 1669) emite un tenue brillo al exponerse al oxígeno ; de ahí su nombre dado en la mitología griega, Φωσφόρος que significa "portador de luz" (latín: Lucifer ), en referencia al " Estrella de la mañana ", el planeta Venus . Aunque el término " fosforescencia ", que significa brillo después de la iluminación, deriva de esta propiedad del fósforo, el brillo del fósforo se origina a partir de la oxidación del fósforo blanco (pero no del rojo) y debería llamarse quimioluminiscencia . También es el elemento más ligero que produce fácilmente excepciones estables a la regla del octeto .
La gran mayoría de los compuestos de fósforo se consumen como fertilizantes. Otras aplicaciones incluyen el papel de los compuestos organofosforados en detergentes , pesticidas , agentes nerviosos y fósforos . [9]
El azufre (símbolo S ) es un no metal multivalente abundante , uno de los calcógenos . En condiciones normales , los átomos de azufre forman moléculas octatómicas cíclicas con fórmula química S 8 . El azufre elemental es un sólido cristalino de color amarillo brillante a temperatura ambiente. Químicamente, el azufre puede reaccionar como oxidante o como agente reductor . Oxida la mayoría de los metales y varios no metales , incluido el carbono, lo que conduce a su carga negativa en la mayoría de los compuestos organosulfurados , pero reduce varios oxidantes fuertes, como el oxígeno y el flúor .
En la naturaleza, el azufre se puede encontrar como elemento puro y como minerales de sulfuro y sulfato . Los coleccionistas de minerales suelen buscar los cristales de azufre elemental por sus formas poliédricas de colores brillantes . Al ser abundante en forma nativa, el azufre era conocido en la antigüedad, mencionado por sus usos en la antigua Grecia , China y Egipto . Los vapores de azufre se utilizaban como fumigantes y las mezclas medicinales que contenían azufre se utilizaban como bálsamos y antiparasitarios. En la Biblia se hace referencia al azufre como azufre en inglés , y este nombre todavía se usa en varios términos no científicos. [10] El azufre se consideraba lo suficientemente importante como para recibir su propio símbolo alquímico . Era necesario para fabricar pólvora negra de la mejor calidad , y los alquimistas plantearon la hipótesis de que el polvo amarillo brillante contenía algunas de las propiedades del oro, que intentaban sintetizar a partir de él. En 1777, Antoine Lavoisier ayudó a convencer a la comunidad científica de que el azufre era un elemento básico, más que un compuesto.
El azufre elemental alguna vez se extrajo de domos de sal , donde a veces se presenta en forma casi pura, pero este método ha quedado obsoleto desde finales del siglo XX. Hoy en día, casi todo el azufre elemental se produce como subproducto de la eliminación de contaminantes que contienen azufre del gas natural y el petróleo . Los usos comerciales del elemento son principalmente en fertilizantes , debido al requerimiento relativamente alto de las plantas, y en la fabricación de ácido sulfúrico , un químico industrial primario. Otros usos bien conocidos del elemento son las cerillas , los insecticidas y los fungicidas . Muchos compuestos de azufre son olorosos, y el olor del gas natural olorizado, el olor a zorrillo, la toronja y el ajo se debe a los compuestos de azufre. El sulfuro de hidrógeno producido por organismos vivos imparte el olor característico a los huevos podridos y otros procesos biológicos.
El cloro (símbolo Cl ) es el segundo halógeno más ligero . El elemento forma moléculas diatómicas en condiciones estándar , llamadas dicloro. Tiene la mayor afinidad electrónica y la de mayor electronegatividad de todos los elementos; por tanto, el cloro es un fuerte agente oxidante .
El compuesto más común del cloro, el cloruro de sodio ( sal de mesa ), se conoce desde la antigüedad; sin embargo, alrededor de 1630, el químico y médico belga Jan Baptist van Helmont obtuvo cloro gaseoso. La síntesis y caracterización del cloro elemental ocurrió en 1774 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele, quien lo llamó "aire desflogistizado con ácido muriático", ya que creía sintetizar el óxido obtenido del ácido clorhídrico , porque se pensaba en ese momento que los ácidos contenían necesariamente oxígeno. Varios químicos, incluido Claude Berthollet, sugirieron que el "aire desflogistizado con ácido muriático" de Scheele debía ser una combinación de oxígeno y el elemento aún no descubierto, y Scheele nombró al supuesto nuevo elemento dentro de este óxido como muriaticum . La sugerencia de que este gas recién descubierto era un elemento simple fue hecha en 1809 por Joseph Louis Gay-Lussac y Louis-Jacques. Esto fue confirmado en 1810 por Sir Humphry Davy , quien lo llamó cloro, de la palabra griega χλωρός (chlōros), que significa "verde-amarillo".
El cloro es un componente de muchos otros compuestos. Es el segundo halógeno más abundante y el vigésimo primer elemento químico más abundante en la corteza terrestre. El gran poder oxidante del cloro lo llevó a sus usos blanqueadores y desinfectantes, además de ser un reactivo imprescindible en la industria química. Como desinfectante común, los compuestos de cloro se utilizan en las piscinas para mantenerlas limpias e higiénicas . En la atmósfera superior , las moléculas que contienen cloro, como los clorofluorocarbonos, han sido implicadas en el agotamiento de la capa de ozono .
El argón (símbolo Ar ) es el tercer elemento del grupo 18, los gases nobles . El argón es el tercer gas más común en la atmósfera terrestre , con un 0,93%, lo que lo hace más común que el dióxido de carbono . Casi todo este argón es argón-40 radiogénico derivado de la desintegración del potasio-40 en la corteza terrestre. En el universo, el argón-36 es, con diferencia, el isótopo de argón más común, siendo el isótopo de argón preferido producido por la nucleosíntesis estelar .
El nombre "argón" se deriva del adjetivo griego neutro ἀργόν , que significa "perezoso" o "el inactivo", ya que el elemento casi no sufre reacciones químicas. El octeto completo (ocho electrones) en la capa atómica exterior hace que el argón sea estable y resistente a la unión con otros elementos. Su temperatura de punto triple de 83,8058 K es un punto fijo definitorio en la Escala Internacional de Temperatura de 1990 .
El argón se produce industrialmente mediante destilación fraccionada de aire líquido . El argón se utiliza principalmente como gas protector inerte en soldadura y otros procesos industriales de alta temperatura donde sustancias normalmente no reactivas se vuelven reactivas: por ejemplo, se utiliza una atmósfera de argón en hornos eléctricos de grafito para evitar que el grafito se queme. El gas argón también tiene usos en iluminación incandescente y fluorescente, y en otros tipos de tubos de descarga de gas. El argón produce un distintivo láser de gas azul-verde .
El sodio es un elemento esencial para todos los animales y algunas plantas. En los animales, los iones de sodio se utilizan contra los iones de potasio para acumular cargas en las membranas celulares , permitiendo la transmisión de impulsos nerviosos cuando la carga se disipa; por lo tanto, se clasifica como un macromineral inorgánico dietético.
El magnesio es el undécimo elemento más abundante en masa en el cuerpo humano ; sus iones son esenciales para todas las células vivas , donde desempeñan un papel importante en la manipulación de importantes compuestos biológicos de polifosfato como ATP , ADN y ARN . Por tanto, cientos de enzimas necesitan iones de magnesio para funcionar. El magnesio es también el ion metálico en el centro de la clorofila y, por tanto, es un aditivo común en los fertilizantes . [11] Los compuestos de magnesio se usan con fines medicinales como laxantes comunes , antiácidos (p. ej., leche de magnesia ) y en una serie de situaciones en las que se requiere la estabilización de la excitación nerviosa anormal y el espasmo de los vasos sanguíneos (p. ej., para tratar la eclampsia ).
A pesar de su prevalencia en el medio ambiente, no se sabe que ninguna forma de vida utilice las sales de aluminio. Debido a su omnipresencia, es bien tolerado por plantas y animales. [12] Debido a su prevalencia, las posibles funciones biológicas beneficiosas (o no) de los compuestos de aluminio son de interés continuo.
El silicio es un elemento esencial en la biología, aunque los animales sólo parecen necesitar pequeñas cantidades de él, [13] aunque varias esponjas marinas necesitan silicio para tener estructura. Es mucho más importante para el metabolismo de las plantas, particularmente de muchas gramíneas, y el ácido silícico (un tipo de sílice) forma la base del sorprendente conjunto de capas protectoras de las diatomeas microscópicas .
El fósforo es esencial para la vida. Como fosfato, es un componente del ADN , el ARN , el ATP y también de los fosfolípidos que forman todas las membranas celulares. Para demostrar el vínculo entre el fósforo y la vida, históricamente el fósforo elemental se aisló por primera vez de la orina humana, y las cenizas de huesos fueron una importante fuente temprana de fosfato. Los minerales de fosfato son fósiles. Los niveles bajos de fosfato son un límite importante para el crecimiento en algunos sistemas acuáticos. Hoy en día, el uso comercial más importante de los productos químicos a base de fósforo es la producción de fertilizantes , para reemplazar el fósforo que las plantas eliminan del suelo.
El azufre es un elemento esencial para toda la vida y se utiliza ampliamente en procesos bioquímicos. En las reacciones metabólicas, los compuestos de azufre sirven como combustible y como material respiratorio (que reemplaza al oxígeno) para organismos simples. El azufre en forma orgánica está presente en las vitaminas biotina y tiamina , esta última llamada así por la palabra griega que significa azufre. El azufre es una parte importante de muchas enzimas y de moléculas antioxidantes como el glutatión y la tiorredoxina . El azufre unido orgánicamente es un componente de todas las proteínas, como los aminoácidos cisteína y metionina . Los enlaces disulfuro son en gran medida responsables de la resistencia mecánica y la insolubilidad de la proteína queratina , que se encuentra en la piel exterior, el cabello y las plumas, y el elemento contribuye a su olor acre cuando se quema.
El cloro elemental es extremadamente peligroso y venenoso para todas las formas de vida y se utiliza como agente pulmonar en la guerra química ; sin embargo, el cloro es necesario para la mayoría de las formas de vida, incluidos los humanos, en forma de iones de cloruro .
El argón no tiene ningún papel biológico. Como cualquier gas además del oxígeno, el argón es un asfixiante .