第3周期:ナトリウムからアルゴンまで
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。
| 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 |