第3周期:ナトリウムからアルゴンまで

8元素電子殻3個

第3周期には、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、塩素、アルゴンがあります。第2周期のパターンを1つ外側の殻でくり返すので、それぞれの元素は真上の元素に似ています。覚えておきたいのは、左の反応しやすい金属から右の非金属へと、性質が少しずつ変わっていくことです。

第3殻:3sと3pが満たされ、3dは待機

この行のどの原子も、1s² 2s² 2p⁶ のネオンの殻をもち、[Ne]と書きます。ナトリウム([Ne] 3s¹)とマグネシウム([Ne] 3s²)は3s副殻を満たし、アルミニウムからアルゴンは3pを満たして、[Ne] 3s² 3p⁶ で終わります。

第3殻には、さらに10個の電子が入れる3d副殻もありますが、そのエネルギーは4sより高くなっています。ここでは空のままで、第4周期になってはじめて満たされ始めます。そのため、第3周期の元素は18個ではなく8個なのです。

ナトリウムからアルゴンへ、性質はどう変わるか

第一イオン化エネルギーはナトリウムの5.139 eVからアルゴンの15.76 eVまで上がり、電気陰性度はナトリウムの0.93から塩素の3.16まで上がります。第2周期で見られたのと同じへこみが再び現れます。アルミニウム(5.986 eV)はマグネシウム(7.646 eV)より低く、硫黄(10.36 eV)はリン(10.487 eV)より低くなっています。

融点は結合の種類に従います。金属ではナトリウムの370.94 Kからアルミニウムの933.47 Kへと上がり、原子が巨大な共有結合の網目をつくるケイ素で1687 Kと最高になり、その後は小さな分子であるP₄、S₈、Cl₂で下がって、アルゴンの83.81 Kに至ります。酸化物も変わっていき、塩基性のナトリウム酸化物から、酸とも塩基とも反応する酸化アルミニウムを経て、リン、硫黄、塩素の酸性の酸化物になります。

第3周期の元素に出会う場面

食塩は塩化ナトリウムで、塩素の化合物は水道水やプールの消毒に使われます。アルミニウムは飲料缶や窓枠に、マグネシウムは軽い合金や明るい白色の照明弾に、ケイ素はほとんどすべてのコンピューターチップや太陽電池パネルに使われます。リンは肥料に含まれる重要な栄養素で、硫黄の大部分は工業的に最も多くつくられる化学薬品の1つである硫酸になり、アルゴンは溶接のときに高温の金属を空気から守ります。

第3周期:周期に沿った性質の変化

列の見出しをクリックすると並べ替えられます。

第3周期
11 ナトリウム Na 1 s 0.93 5.139 固体
12 マグネシウム Mg 2 s 1.31 7.646 固体
13 アルミニウム Al 13 p 1.61 5.986 固体
14 ケイ素 Si 14 p 1.9 8.152 固体
15 リン P 15 p 2.19 10.487 固体
16 硫黄 S 16 p 2.58 10.36 固体
17 塩素 Cl 17 p 3.16 12.968 気体
18 アルゴン Ar 18 p — 15.76 気体

全7周期

全18族