Elementi del Terzo Periodo: energia di ionizzazione, reazioni
Gli elementi del Terzo Periodo vanno dal sodio che ha numero atomico 11 all’argon che ha numero atomico 18 e quindi riempiono gli orbitali 3s e 3p.
| Elemento | Configurazione elettronica |
| Na | [Ne] 3s1 |
| Mg | [Ne] 3s2 |
| Al | [Ne] 3s2,3p1 |
| Si | [Ne] 3s2,3p2 |
| P | [Ne] 3s2,3p3 |
| S | [Ne] 3s2,3p4 |
| Cl | [Ne] 3s2,3p5 |
| Ar | [Ne] 3s2,3p6 |
Vi sono quindi due elementi appartenenti al blocco s e sei elementi appartenenti al blocco p. Sono presenti tre metalli mentre gli altri elementi sono non metalli.
Energie di ionizzazione
Le energie di ionizzazione degli elementi del terzo periodo aumentano da sinistra verso destra
Vi sono tuttavia due eccezioni costituite dall’alluminio e dallo zolfo. Per comprendere questo fenomeno si deve tenere conto che l’energia di prima ionizzazione è influenzata dalla:
- carica nucleare
- distanza dell’elettrone più esterno dal nucleo
- schermatura operata dagli elettroni interni
- presenza di un solo elettrone o di due elettroni nell’orbitale.
Nel caso dell’alluminio l’elettrone più esterno si trova nell’orbitale p che è più distante dal nucleo rispetto agli elettroni che si trovano nell’orbitale s ed inoltre è parzialmente schermato dagli elettroni 3s e quindi l’energia necessaria per rimuoverlo è minore rispetto a quella necessaria per rimuovere uno dei due elettroni che si trovano nell’orbitale 3s del magnesio.
Nel caso dello zolfo la distribuzione degli elettroni è la seguente: 3px2, 3py1, 3pz1 e l’elettrone che viene rimosso è quello che si trova, appaiato con un altro nell’orbitale 3px. La repulsione tra questi due elettroni rende conto del fatto che occorre meno energia per rimuovere uno dei due.
Gli elementi del terzo periodo formano i rispettivi ossidi che sono caratterizzati da diversi punti di fusione:
Gli ossidi che hanno maggiore temperatura di fusione sono gli ossidi di magnesio, sodio e alluminio. Essi infatti formano strutture reticolari ioniche giganti ed è quindi necessaria una elevata energia per rompere le forze elettrostatiche di attrazione tra gli ioni.
L’elevato punto di fusione del biossido di silicio rispetto al decaossido di tetrafosforo è dovuto alla formazione, da parte del primo, di strutture giganti molecolari che richiedono una certa quantità di energia per rompere i legami covalenti tra silicio e ossigeno che si estendono su tutta la struttura.
Gli ossidi di fosforo e di zolfo sono costituiti da semplici strutture molecolari e quindi è richiesta una bassa energia per vincere le deboli forze di attrazione di forze di van der Waals tra le molecole che risultano quelle a minore temperatura di fusione.
Reazioni con ossigeno
Gli elementi del periodo ad eccezione di cloro e argon reagiscono con l’ossigeno.
Il sodio reagisce con l’ossigeno per dare una miscela di ossido e perossido:
4 Na + O2 → 2 Na2O
2 Na + O2 → Na2O2
Il magnesio reagisce con l’ossigeno per dare una fiamma intensa:
2 Mg + O2 → 2 MgO
L’alluminio in polvere reagisce con l’ossigeno per dare ossido di alluminio:
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
A caldo il silicio reagisce con l’ossigeno per dare il biossido di silicio:
Si + O2 → SiO2
Il fosforo bianco brucia spontaneamente all’aria per dare una miscela di ossido di fosforo (III) e ossido di fosforo (V):
P4 + 3 O2 → P4O6
P4 + 5 O2 → P4O10
Lo zolfo reagisce con l’ossigeno per dare l’ossido di zolfo (IV)
S + O2 → SO2
Nonostante che il cloro forma diversi ossidi esso non reagisce direttamente con l’ossigeno.
Reazioni con acqua
Ad eccezione del fosforo e dell’argo tutti gli elementi del terzo periodo reagiscono con l’acqua.
Il sodio reagisce vigorosamente secondo una reazione esotermica per dare idrossido di sodio e idrogeno gassoso:
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2
Il magnesio reagisce lentamente in acqua formando l’idrossido:
Mg + H2O → Mg(OH)2
Mentre reagisce vigorosamente con vapore acqueo sviluppando una tipica fiamma bianca:
Mg + H2O → MgO + H2
La polvere di alluminio reagisce con vapore acqueo per dare l’ossido di alluminio:
4 Al +6 H2O → 2 Al2O3 + 3 H2
Il silicio reagisce con l’acqua per dare biossido di silicio e idrogeno gassoso:
Si + 2 H2O → SiO2 + 2 H2
Il cloro si solubilizza in acqua per dare acido cloridrico e acido ipocloroso o secondo una reazione di disproporzione:
Cl2 + H2O → HCl + HClO
