Élément de la période 3 - Period 3 element

Période 3 du tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Le fer Cobalt Nickel Le cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodié Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutécium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure (élément) Thallium Mener Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californie Einsteinium Fermium Mendélévie nobélium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flérovium Moscou Livermorium Tennessine Oganesson

Un élément de période 3 est l'un des éléments chimiques de la troisième ligne (ou période ) du tableau périodique des éléments chimiques . Le tableau périodique est disposé en rangées pour illustrer les tendances récurrentes (périodiques) du comportement chimique des éléments à mesure que leur numéro atomique augmente : une nouvelle rangée commence lorsque le tableau périodique saute une rangée et qu'un comportement chimique commence à se répéter, ce qui signifie que les éléments ayant un comportement similaire tombent dans les mêmes colonnes verticales. La troisième période contient huit éléments : sodium, magnésium, aluminium, silicium, phosphore, soufre, chlore et argon. Les deux premiers, le sodium et le magnésium, font partie du bloc s du tableau périodique, tandis que les autres font partie du bloc p . Tous les éléments de la période 3 sont présents dans la nature et possèdent au moins un isotope stable .

Structure atomique

Dans une description de la mécanique quantique de la structure atomique , cette période correspond à l'accumulation d'électrons dans la troisième couche ( n = 3 ) , remplissant plus précisément ses sous-couches 3s et 3p. Il existe un sous-shell 3D, mais - conformément au principe Aufbau - il n'est rempli qu'à la période 4 . Cela rend les huit éléments analogues des éléments de période 2 dans la même séquence exacte. La règle de l'octet s'applique généralement à la période 3 de la même manière qu'aux éléments de la période 2, car le sous-shell 3D est normalement inactif.

Éléments

Éléments par numéro
Élément # symbole Bloquer Configuration électronique
Sodium 11 N / A bloc-s [Ne] 3s 1
Magnésium 12 mg bloc-s [Ne] 3s 2
Aluminium 13 Al p-bloc [Ne] 3s 2 3p 1
Silicium 14 Si p-bloc [Ne] 3s 2 3p 2
Phosphore 15 P p-bloc [Ne] 3s 2 3p 3
Soufre 16 S p-bloc [Ne] 3s 2 3p 4
Chlore 17 Cl p-bloc [Ne] 3s 2 3p 5
Argon 18 Ar p-bloc [Ne] 3s 2 3p 6

Sodium

Le sodium (symbole Na ) est un métal doux, blanc argenté, hautement réactif et fait partie des métaux alcalins ; son seul isotope stable est 23 Na. C'est un élément abondant qui existe dans de nombreux minéraux tels que les feldspaths , la sodalite et le sel gemme . De nombreux sels de sodium sont très solubles dans l'eau et sont donc présents en quantités importantes dans les plans d'eau de la Terre, le plus abondamment dans les océans sous forme de chlorure de sodium .

De nombreux composés de sodium sont utiles, tels que l'hydroxyde de sodium (lessive) pour la fabrication de savon et le chlorure de sodium pour une utilisation comme agent de déglaçage et nutriment. Le même ion est également un composant de nombreux minéraux, tels que le nitrate de sodium .

Le métal libre, le sodium élémentaire, n'existe pas dans la nature mais doit être préparé à partir de composés de sodium. Le sodium élémentaire a été isolé pour la première fois par Humphry Davy en 1807 par électrolyse de l'hydroxyde de sodium .

Magnésium

Le magnésium (symbole Mg ) est un métal alcalino-terreux et a un nombre d'oxydation commun +2. C'est le huitième élément le plus abondant dans la croûte terrestre et le neuvième dans l' univers connu dans son ensemble. Le magnésium est le quatrième élément le plus répandu sur la Terre dans son ensemble (derrière le fer, l'oxygène et le silicium), représentant 13% de la masse de la planète et une grande partie du manteau de la planète . Il est relativement abondant car il se construit facilement dans les étoiles de supernova par des additions séquentielles de trois noyaux d'hélium au carbone (qui à son tour est constitué de trois noyaux d'hélium). En raison de la grande solubilité de l' ion magnésium dans l'eau, c'est le troisième élément le plus abondant dissous dans l' eau de mer .

L'élément libre (métal) ne se trouve pas naturellement sur Terre, car il est très réactif (bien qu'une fois produit, il est recouvert d'une fine couche d'oxyde [voir passivation ], qui masque en partie cette réactivité). Le métal libre brûle avec une lumière blanche brillante caractéristique, ce qui en fait un ingrédient utile dans les fusées éclairantes. Le métal est aujourd'hui principalement obtenu par électrolyse de sels de magnésium obtenus à partir de saumure . Commercialement, l'utilisation principale du métal est comme agent d' alliage pour fabriquer des alliages aluminium- magnésium, parfois appelés " magnalium " ou "magnélium". Le magnésium étant moins dense que l'aluminium, ces alliages sont appréciés pour leur relative légèreté et leur résistance.

Les ions de magnésium sont acides au goût et, à faible concentration, contribuent à conférer une acidité naturelle aux eaux minérales fraîches .

Aluminium

L'aluminium (symbole Al ) ou l' aluminium ( anglais américain ) est un membre blanc argenté du groupe des éléments chimiques du bore et un métal à bloc p classé par certains chimistes comme métal de post-transition. Il n'est pas soluble dans l'eau dans des circonstances normales. L' aluminium est le troisième élément le plus abondant (après l' oxygène et du silicium ), et le métal le plus abondant dans la terre de la croûte . Il représente environ 8 % en poids de la surface solide de la Terre. L'aluminium métallique est trop réactif chimiquement pour apparaître de manière native. Au lieu de cela, il se trouve combiné dans plus de 270 minéraux différents . Le principal minerai d'aluminium est la bauxite .

L'aluminium est remarquable pour la faible densité du métal et pour sa capacité à résister à la corrosion due au phénomène de passivation . Les composants structurels en aluminium et ses alliages sont vitaux pour l' industrie aérospatiale et sont importants dans d'autres domaines du transport et des matériaux de structure. Les composés d'aluminium les plus utiles, au moins en poids, sont les oxydes et les sulfates.

Silicium

Le silicium (symbole Si ) est un métalloïde du groupe 14 . Il est moins réactif que son analogue chimique carbone , le non-métal directement au-dessus de lui dans le tableau périodique, mais plus réactif que le germanium , le métalloïde directement en dessous dans le tableau. La controverse sur le caractère du silicium date de sa découverte : le silicium a été préparé et caractérisé pour la première fois sous forme pure en 1824, et a reçu le nom de silicium (du latin : silicis , silex), avec une terminaison -ium pour suggérer un métal. Cependant, son nom définitif, suggéré en 1831, reflète les éléments plus similaires chimiquement que sont le carbone et le bore.

Le silicium est le huitième élément le plus répandu dans l'univers en masse, mais se présente très rarement comme l'élément libre pur dans la nature. Il est le plus largement distribué dans les poussières , les sables , les planétoïdes et les planètes sous diverses formes de dioxyde de silicium (silice) ou de silicates . Plus de 90 % de la croûte terrestre est composée de minéraux silicatés , faisant du silicium le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (environ 28 % en masse) après l' oxygène .

La plupart du silicium est utilisé commercialement sans être séparé, et en effet souvent avec peu de traitement des composés de la nature. Il s'agit notamment de l'utilisation directe d' argiles , de sable de silice et de pierre pour la construction industrielle . La silice est utilisée dans la brique céramique . Le silicate entre dans le ciment Portland pour le mortier et le stuc , et combiné avec du sable et du gravier de silice , pour faire du béton . Les silicates sont également présents dans les céramiques blanches telles que la porcelaine et dans le verre sodocalcique traditionnel à base de quartz . Les composés de silicium plus modernes tels que le carbure de silicium forment des abrasifs et des céramiques à haute résistance. Le silicium est à la base des polymères synthétiques omniprésents à base de silicium appelés silicones .

Le silicium élémentaire a également un impact important sur l'économie mondiale moderne. Bien que la plupart du silicium libre soit utilisé dans les industries de l'affinage de l'acier, de la coulée d'aluminium et de la chimie fine (souvent pour fabriquer de la silice fumée ), la portion relativement faible de silicium très hautement purifié qui est utilisée dans l'électronique des semi-conducteurs (< 10 %) est peut-être même plus critique. En raison de la large utilisation du silicium dans les circuits intégrés , la base de la plupart des ordinateurs, une grande partie de la technologie moderne en dépend.

Phosphore

Le phosphore (symbole P ) est un non - métal multivalent du groupe de l' azote , le phosphore en tant que minéral est presque toujours présent dans son état d'oxydation maximale ( pentavalent ), sous forme de roches phosphatées inorganiques . Le phosphore élémentaire existe sous deux formes principales - le phosphore blanc et le phosphore rouge - mais en raison de sa grande réactivité, le phosphore n'est jamais trouvé sous forme d'élément libre sur Terre.

La première forme de phosphore élémentaire à être produite (le phosphore blanc, en 1669) émet une faible lueur lors de l'exposition à l' oxygène - d'où son nom donné par la mythologie grecque, Φωσφόρος signifiant "porteur de lumière" (Latin Lucifer ), se référant au " Matin Étoile ", la planète Vénus . Bien que le terme « phosphorescence », signifiant lueur après illumination, dérive de cette propriété du phosphore, la lueur du phosphore provient de l'oxydation du phosphore blanc (mais pas rouge) et devrait être appelée chimiluminescence . C'est aussi l'élément le plus léger pour produire facilement des exceptions stables à la règle de l' octet .

La grande majorité des composés du phosphore sont consommés comme engrais. D'autres applications incluent le rôle des composés organophosphorés dans les détergents , les pesticides et les agents neurotoxiques , et les allumettes .

Soufre

Le soufre (symbole S ) est un non-métal multivalent abondant , l'un des chalcogènes . Dans des conditions normales , les atomes de soufre forment des molécules octatomiques cycliques de formule chimique S 8 . Le soufre élémentaire est un solide cristallin jaune vif à température ambiante. Chimiquement, le soufre peut réagir en tant qu'oxydant ou agent réducteur . Il oxyde la plupart des métaux et plusieurs non - métaux , dont le carbone, ce qui conduit à sa charge négative dans la plupart des composés organosulfurés , mais il réduit plusieurs oxydants forts, tels que l' oxygène et le fluor .

Dans la nature, le soufre peut être trouvé sous forme d'élément pur et de minéraux sulfurés et sulfatés . Les cristaux de soufre élémentaire sont couramment recherchés par les collectionneurs de minéraux pour leurs formes polyédriques aux couleurs vives . Étant abondant sous forme indigène, le soufre était connu dans l'Antiquité, mentionné pour ses utilisations dans la Grèce antique , la Chine et l' Égypte . Les vapeurs de soufre étaient utilisées comme fumigants et les mélanges médicinaux contenant du soufre étaient utilisés comme baumes et antiparasitaires. Le soufre est référencé dans la Bible sous le nom de soufre en anglais , ce nom étant encore utilisé dans plusieurs termes non scientifiques. Le soufre était considéré comme suffisamment important pour recevoir son propre symbole alchimique . Il était nécessaire de fabriquer la meilleure qualité de poudre noire , et la poudre jaune vif a été supposée par les alchimistes contenir certaines des propriétés de l'or, qu'ils ont cherché à synthétiser à partir de celle-ci. En 1777, Antoine Lavoisier a aidé à convaincre la communauté scientifique que le soufre était un élément de base plutôt qu'un composé.

Le soufre élémentaire était autrefois extrait des dômes de sel , où il se présente parfois sous une forme presque pure, mais cette méthode est obsolète depuis la fin du 20e siècle. Aujourd'hui, presque tout le soufre élémentaire est produit en tant que sous-produit de l'élimination des contaminants contenant du soufre du gaz naturel et du pétrole . Les utilisations commerciales de l'élément sont principalement dans les engrais , en raison des besoins relativement élevés des plantes, et dans la fabrication d'acide sulfurique , un produit chimique industriel primaire. D'autres utilisations bien connues de l'élément sont dans les allumettes , les insecticides et les fongicides . De nombreux composés soufrés sont odorants et l'odeur du gaz naturel odorisé, de l'odeur de mouffette, du pamplemousse et de l'ail est due aux composés soufrés. Le sulfure d'hydrogène produit par les organismes vivants confère l'odeur caractéristique aux œufs pourris et à d'autres processus biologiques.

Chlore

Le chlore (symbole Cl ) est le deuxième halogène le plus léger . L'élément forme des molécules diatomiques dans des conditions standard , appelées dichlore. Il a la plus grande affinité électronique et la troisième électronégativité la plus élevée de tous les éléments; ainsi le chlore est un puissant agent oxydant .

Le composé le plus courant du chlore, le chlorure de sodium ( sel de table ), est connu depuis l'Antiquité ; cependant, vers 1630, le chlore gazeux a été obtenu par le chimiste et médecin belge Jan Baptist van Helmont. La synthèse et la caractérisation du chlore élémentaire ont eu lieu en 1774 par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele, qui l'a appelé "air acide muriatique déphlogistiqué", car il pensait synthétiser l'oxyde obtenu à partir de l'acide chlorhydrique , car on pensait à l'époque que les acides contenaient nécessairement oxygène. Un certain nombre de chimistes, dont Claude Berthollet, ont suggéré que "l'air acide muriatique déphlogistiqué" de Scheele devait être une combinaison d'oxygène et de l'élément encore non découvert, et Scheele a nommé le nouvel élément supposé dans cet oxyde comme muriaticum . La suggestion que ce gaz nouvellement découvert était un élément simple a été faite en 1809 par Joseph Louis Gay-Lussac et Louis-Jacques. Cela a été confirmé en 1810 par Sir Humphry Davy , qui l'a nommé chlore, du mot grec χλωρός (chlōros), qui signifie « vert-jaune ».

Le chlore est un composant de nombreux autres composés. C'est le deuxième halogène le plus abondant et le 21e élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre. Le grand pouvoir oxydant du chlore l'a conduit à ses usages blanchissants et désinfectants, en plus d'être un réactif essentiel dans l'industrie chimique. En tant que désinfectant courant, les composés chlorés sont utilisés dans les piscines pour les garder propres et hygiéniques . Dans la haute atmosphère , des molécules contenant du chlore telles que les chlorofluorocarbures ont été impliquées dans l'appauvrissement de la couche d'ozone .

Argon

L'argon (symbole Ar ) est le troisième élément du groupe 18, les gaz rares . L'argon est le troisième gaz le plus répandu dans l' atmosphère terrestre , à 0,93 %, ce qui le rend plus répandu que le dioxyde de carbone . La quasi-totalité de cet argon est de l' argon-40 radiogénique dérivé de la désintégration du potassium-40 dans la croûte terrestre. Dans l'univers, l' argon-36 est de loin l'isotope d'argon le plus courant, étant l'isotope d'argon préféré produit par nucléosynthèse stellaire .

Le nom « argon » est dérivé de l' adjectif grec neutre ἀργόν , signifiant « paresseux » ou « l'inactif », car l'élément ne subit presque aucune réaction chimique. L' octet complet (huit électrons) dans la couche atomique externe rend l'argon stable et résistant à la liaison avec d'autres éléments. Sa température de point triple de 83,8058  K est un point fixe déterminant dans l ' échelle internationale de température de 1990 .

L'argon est produit industriellement par distillation fractionnée de l' air liquide . L'argon est principalement utilisé comme gaz de protection inerte dans le soudage et d'autres procédés industriels à haute température où des substances normalement non réactives deviennent réactives : par exemple, une atmosphère d'argon est utilisée dans les fours électriques en graphite pour empêcher le graphite de brûler. Le gaz argon a également des utilisations dans l'éclairage à incandescence et fluorescent, et d'autres types de tubes à décharge de gaz. L'argon fabrique un laser à gaz bleu-vert distinctif .

Rôles biologiques

Le sodium est un élément essentiel pour tous les animaux et certaines plantes. Chez les animaux, les ions sodium sont utilisés contre les ions potassium pour accumuler des charges sur les membranes cellulaires , permettant la transmission de l'influx nerveux lorsque la charge est dissipée ; il est donc classé comme macrominéral inorganique alimentaire.

Le magnésium est le onzième élément le plus abondant en masse dans le corps humain ; ses ions sont essentiels à toutes les cellules vivantes , où ils jouent un rôle majeur dans la manipulation d'importants composés polyphosphates biologiques comme l' ATP , l' ADN et l' ARN . Des centaines d' enzymes ont donc besoin d'ions magnésium pour fonctionner. Le magnésium est également l'ion métallique au centre de la chlorophylle , et est donc un additif commun aux engrais . Les composés de magnésium sont utilisés en médecine comme laxatifs courants , antiacides (par exemple, lait de magnésie ) et dans un certain nombre de situations où la stabilisation de l' excitation nerveuse anormale et des spasmes des vaisseaux sanguins est nécessaire (par exemple, pour traiter l' éclampsie ).

Malgré leur prévalence dans l'environnement, les sels d'aluminium ne sont connus pour être utilisés par aucune forme de vie. En accord avec son omniprésence, il est bien toléré par les plantes et les animaux. En raison de leur prévalence, les rôles biologiques potentiellement bénéfiques (ou non) des composés d'aluminium sont d'un intérêt constant.

Le silicium est un élément essentiel en biologie, bien que seules de minuscules traces semblent être nécessaires aux animaux, bien que diverses éponges marines aient besoin de silicium pour avoir une structure. Il est beaucoup plus important pour le métabolisme des plantes, en particulier de nombreuses graminées, et l' acide silicique (un type de silice) constitue la base de l'étonnante gamme de coquilles protectrices des diatomées microscopiques .

Le phosphore est essentiel à la vie. En tant que phosphate, c'est un composant de l' ADN , de l' ARN , de l' ATP , ainsi que des phospholipides qui forment toutes les membranes cellulaires. Démontrant le lien entre le phosphore et la vie, le phosphore élémentaire a été historiquement isolé pour la première fois de l'urine humaine, et la cendre d'os était une importante source de phosphate précoce. Les minéraux phosphatés sont des fossiles. Les faibles niveaux de phosphate sont une limite importante à la croissance dans certains systèmes aquatiques. Aujourd'hui, l'utilisation commerciale la plus importante des produits chimiques à base de phosphore est la production d' engrais , pour remplacer le phosphore que les plantes retirent du sol.

Le soufre est un élément essentiel à toute vie et est largement utilisé dans les processus biochimiques. Dans les réactions métaboliques, les composés soufrés servent à la fois de combustibles et de matériaux respiratoires (remplaçant l'oxygène) pour les organismes simples. Le soufre sous forme organique est présent dans les vitamines biotine et thiamine , cette dernière étant nommée d'après le mot grec pour soufre. Le soufre est une partie importante de nombreuses enzymes et dans des molécules antioxydantes comme le glutathion et la thiorédoxine . Le soufre organiquement lié est un composant de toutes les protéines, comme les acides aminés cystéine et méthionine . Les liaisons disulfure sont en grande partie responsables de la résistance mécanique et de l'insolubilité de la protéine kératine , présente dans la peau externe, les cheveux et les plumes, et l'élément contribue à leur odeur piquante lorsqu'ils sont brûlés.

Le chlore élémentaire est extrêmement dangereux et toxique pour toutes les formes de vie, et est utilisé comme agent pulmonaire dans la guerre chimique ; cependant, le chlore est nécessaire à la plupart des formes de vie, y compris les humains, sous forme d' ions chlorure .

L'argon n'a aucun rôle biologique. Comme tout gaz autre que l'oxygène, l'argon est un asphyxiant .

Tableau des éléments

1 2 3 4 5 6 7 8 9 dix 11 12 13 14 15 16 17 18
Groupe  →
↓  Période
3 Sodium11N / A22.990 Magnésium12mg24.305 Aluminium13Al26,982 Silicium14Si28.085 Phosphore15P30.974 Soufre16S32.06 Chlore17Cl35.45 Argon18Ar39,95

Remarques

Les références