Un elemento del periodo 3 es uno de los elementos químicos de la tercera fila (o periodo ) 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 inicia una nueva fila cuando el comportamiento químico comienza a repetirse, lo que significa que los elementos con un comportamiento similar caen en las mismas columnas verticales. El tercer periodo 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 otros son miembros del bloque p . Todos los elementos del periodo 3 se encuentran en la naturaleza y tienen al menos un isótopo estable . [1]
En una descripción mecánico 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 una subcapa 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 la subcapa 3d normalmente no actúa.
El sodio (símbolo Na ) es un metal blando, blanco plateado, altamente reactivo y es miembro de 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 de roca . 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 anticongelante y nutriente. El mismo ion también es un componente de muchos minerales, como el nitrato de sodio .
El metal libre, 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 la electrólisis del hidróxido de sodio .
El magnesio (símbolo Mg ) es un metal alcalinotérreo y tiene un número de oxidación común de +2. Es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre [2] y el noveno en el universo conocido en su conjunto. [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 de forma natural en la Tierra, ya que es altamente reactivo (aunque una vez producido, se recubre con una fina capa de óxido [ver pasivación ], que enmascara parcialmente esta reactividad). El metal libre arde con una luz blanca brillante característica, lo que lo convierte en un ingrediente útil en las bengalas. El metal se obtiene ahora principalmente por electrólisis de sales de magnesio obtenidas de salmuera . Comercialmente, el principal uso del metal es como agente de aleación para hacer aleaciones de aluminio y magnesio, a veces llamadas " magnalium " o "magnelium". 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 blanco plateado del grupo del boro de elementos químicos y un metal del bloque p clasificado por algunos químicos como un metal 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 alrededor del 8% en peso de la superficie sólida de la Tierra. El metal de aluminio es demasiado reactivo químicamente para ocurrir de forma nativa. En cambio, se encuentra combinado en más de 270 minerales diferentes . [7] El mineral principal de aluminio es la bauxita .
El aluminio es un metal notable por su baja densidad y por su capacidad para resistir la corrosión debido al fenómeno de la pasivación . Los componentes estructurales fabricados con aluminio y sus aleaciones son vitales para la industria aeroespacial y son importantes en otras áreas del transporte y los materiales estructurales. Los compuestos más útiles del aluminio, al menos en términos de 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 por 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 las características 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 silicium (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 raramente se presenta como elemento libre puro en la naturaleza. Está más ampliamente distribuido en polvos , arenas , planetoides y planetas como varias 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 separarlo y, de hecho, a menudo con poco procesamiento de compuestos naturales. Estos incluyen el uso directo de arcillas , arena de sílice y piedra en la construcción industrial . El 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 hacer hormigón . Los silicatos también se encuentran en cerámicas blancas como la porcelana y en el vidrio sódico-cálcico tradicional 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 pirogénica ), la porción relativamente pequeña de silicio muy purificado que se utiliza en la electrónica de semiconductores (<10%) es quizás aún más crítica. Debido al amplio uso del silicio en 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 . Como mineral, el fósforo casi siempre está presente en su estado de máxima oxidación ( pentavalente ), como rocas fosfóricas inorgánicas . 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 brillo tenue al exponerse al oxígeno ; de ahí su nombre, que proviene de la mitología griega, Φωσφόρος, que significa "portador de luz" (del latín: Lucifer ), en referencia a la " 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 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 la fórmula química S8 . El azufre elemental es un sólido cristalino de color amarillo brillante a temperatura ambiente. Químicamente, el azufre puede reaccionar como oxidante o 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 cristales de azufre elemental por sus formas de poliedros 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 usaban como fumigantes y las mezclas medicinales que contenían azufre se usaban como bálsamos y antiparasitarios. El azufre se menciona en la Biblia como brimstone en inglés , y este nombre todavía se usa en varios términos no científicos. [10] El azufre se consideró lo suficientemente importante como para recibir su propio símbolo alquímico . Era necesario para hacer la mejor calidad de pólvora negra , y los alquimistas plantearon la hipótesis de que el polvo de color amarillo brillante contenía algunas de las propiedades del oro, que buscaban sintetizar a partir de él. En 1777, Antoine Lavoisier ayudó a convencer a la comunidad científica de que el azufre era un elemento básico, en lugar de un compuesto.
El azufre elemental se extraía antiguamente de los 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 a la relativamente alta necesidad de las plantas para él, y en la fabricación de ácido sulfúrico , un químico industrial primario. Otros usos bien conocidos del elemento son en fósforos , insecticidas y fungicidas . Muchos compuestos de azufre son olorosos, y el olor del gas natural olorizado, el olor a zorrillo, pomelo y ajo se debe a los compuestos de azufre. El sulfuro de hidrógeno producido por organismos vivos imparte el olor característico a 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 mayor electronegatividad de todos los elementos; por lo tanto, el cloro es un agente oxidante fuerte .
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 el gas cloro. La síntesis y caracterización del cloro elemental ocurrió en 1774 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele, quien lo llamó "aire desflogistizado de ácido muriático", ya que pensó que sintetizaba el óxido obtenido a partir 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 de ácido muriático" de Scheele debe 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 denominó 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 21.º elemento más abundante en la corteza terrestre. El gran poder oxidante del cloro lo llevó a sus usos como blanqueador y desinfectante, además de ser un reactivo esencial 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, se han visto implicadas en el agotamiento del 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 de la Tierra , 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 neutro griego ἀργόν , que significa "perezoso" o "el inactivo", ya que el elemento casi no experimenta reacciones químicas. El octeto completo (ocho electrones) en la capa atómica externa 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 la destilación fraccionada de aire líquido . El argón se utiliza principalmente como gas de protección inerte en soldaduras y otros procesos industriales de alta temperatura en los que 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 se utiliza en la iluminación incandescente y fluorescente, y en otros tipos de tubos de descarga de gas. El argón produce un láser de gas azul-verde característico .
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 , lo que permite 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 por 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 de polifosfato biológicos como ATP , ADN y ARN . Por lo tanto, cientos de enzimas requieren iones de magnesio para funcionar. El magnesio también es el ion metálico en el centro de la clorofila y, por lo tanto, es un aditivo común en los fertilizantes . [11] Los compuestos de magnesio se usan medicinalmente como laxantes comunes , antiácidos (p. ej., leche de magnesia ) y en varias 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 las sales de aluminio sean utilizadas por ninguna forma de vida. En consonancia con su omnipresencia, las plantas y los animales las toleran bien. [12] Debido a su prevalencia, las posibles funciones biológicas beneficiosas (o no) de los compuestos de aluminio siguen siendo de interés.
El silicio es un elemento esencial en biología, aunque los animales parecen necesitar solo pequeñas cantidades de él [13] , aunque varias esponjas marinas necesitan silicio para tener estructura. Es mucho más importante para el metabolismo de las plantas, en particular de muchas gramíneas, y el ácido silícico (un tipo de sílice) forma la base de la sorprendente variedad de conchas protectoras de las diatomeas microscópicas .
El fósforo es esencial para la vida. Como fosfato, es un componente del ADN , ARN , ATP y también de los fosfolípidos que forman todas las membranas celulares. Demostrando el vínculo entre el fósforo y la vida, el fósforo elemental fue históricamente aislado por primera vez de la orina humana, y la ceniza de los huesos fue 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 combustibles y materiales respiratorios (que reemplazan al oxígeno) para organismos simples. El azufre en forma orgánica está presente en las vitaminas biotina y tiamina , esta última recibe su nombre de la palabra griega para azufre. El azufre es una parte importante de muchas enzimas y en 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 parte 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 penetrante 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 ninguna función biológica. Como cualquier gas, excepto el oxígeno, el argón es asfixiante .