¿Qué tienen en común la sal que espolvoreas sobre tus patatas fritas, la porcelana, la clorofila de las hojas y las instalaciones de tratamiento del agua? Todos tienen elementos del período 3: los ocho elementos que se encuentran en la tercera fila de la tabla periódica.
- Este artículo trata sobre los elementos del periodo 3.
- Empezaremos viendo algunas definiciones y características.
- Una vez que hayamos visto qué elementos forman parte del periodo 3, analizaremos algunas de sus propiedades.
- Explicaremos las tendencias de las propiedades, utilizando tus conocimientos sobre la estructura y el enlace.
- A continuación, exploraremos cómo los elementos del período 3 reaccionan con el oxígeno, el cloro y el agua.
Antes de comenzar con el artículo, es muy importante que definamos dos conceptos que debemos tener muy claros para entender la tabla periódica.
¿Qué significa grupo?
Un grupo es cada una de las columnas que componen la tabla periódica. En total, son 18 grupos.
Características de los grupos
La principal característica que comparten los elementos que se encuentran en un grupo de la tabla periódica es que tienen el mismo número de electrones en su última capa, conocida como capa de valencia. Los elementos que se encuentran en el mismo grupo tienen características similares entre ellos, ya que muchas de estas características se deben cantidad de electrones que posee cada elemento en su última capa.
¿Qué es un período?
Un período es cada una de las filas que componen la tabla periódica. En total, hay 7 períodos.
Características de los períodos
La principal característica de los períodos en la tabla periódica es que todos los elementos que se encuentran en el mismo período poseen el mismo número de capas de electrones, lo que les confiere características similares.
¿Qué es el número atómico?
El número atómico corresponde al número de protones que tiene un elemento químico.
En el caso del período 3, los números atómicos de los elementos son los siguientes:
- Na: 11.
- Mg: 12.
- Al: 13.
- Si: 14.
- P: 15.
- S: 16.
- Cl: 17.
- Ar: 18.
Tendencias de los elementos del periodo 3
Aquí tienes una copia de la tabla periódica. Una de las filas (que también se conocen como períodos) está resaltada en rosa. Se trata del periodo 3 y ocho elementos lo componen.
Fig. 1: Período 3 en la tabla periódica (coloreado en rojo).
El período 3 incluye los siguientes elementos:
Nombre | Símbolo | Número atómico | Hecho |
Sodio | Na | 11 | El sodio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre y es un componente vital de la sal de mesa, el NaCl. |
Magnesio | Mg | 12 | Los iones de magnesio son esenciales para más de 300 enzimas del cuerpo humano. También forman parte de la clorofila. Este metal se produce en las grandes estrellas envejecidas cuando se añaden tres núcleos de helio a un núcleo de carbono. |
Aluminio | Al | 13 | El aluminio es el segundo metal más producido en el mundo, sólo superado por el hierro. |
Silicio | Si | 14 | Los silicatos y otros minerales que contienen silicio constituyen más del 90% de la corteza terrestre. El silicio se utiliza no sólo para fabricar porcelana, sino también los chips semiconductores de la mayoría de los aparatos electrónicos. |
Fósforo | P | 15 | La palabra fósforo significa "portador de luz", gracias a que el fósforo blanco brilla cuando se expone al oxígeno. |
Azufre | S | 16 | Más del 80% del azufre que se extrae hoy en día se convierte en ácido sulfúrico, que en 2010 fue el producto químico orgánico más producido en Estados Unidos. |
Cloro | Cl | 17 | El cloro tiene el tercer valor de electronegatividad más alto de la tabla periódica, sólo superado por el oxígeno y su compañero halógeno el flúor. Se utiliza habitualmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales. |
Argón | Ar | 18 | La palabra argón deriva del griego que significa "perezoso", gracias a que este gas noble es extremadamente poco reactivo. |
Tabla 1: Elementos del período 3
El período de un elemento nos indica cuántas capas de electrones tiene un elemento. Por lo tanto, podemos deducir correctamente que todos los elementos de período 3 tienen tres capas de electrones. Sin embargo, tienen diferentes números de electrones.
El número atómico de un elemento nos indica el número de protones en el núcleo de uno de sus átomos; para los átomos neutros, es igual a su número de electrones. El número atómico aumenta, de uno en uno, a medida que se avanza en el periodo; desde el sodio hasta el argón. Esto también significa que el número de electrones aumenta, de uno en uno, a medida que se avanza en el período: cada elemento tiene un electrón más que el elemento anterior. Esto será importante para entender la siguiente sección.
Propiedades de los elementos del periodo 3
El período 3 de la tabla periódica es un gran ejemplo de periodicidad.
En química, esto significa la repetición de tendencias en las propiedades después de un determinado intervalo de número atómico. En términos sencillos, la periodicidad nos dice que hay patrones claros en cuanto a propiedades atómicas concretas.
Estos patrones se repiten con cada nuevo período de la tabla periódica. En este artículo, exploraremos cuatro de estas propiedades:
- Radio atómico.
- Punto de fusión.
- Energía de primera ionización.
- Conductividad eléctrica.
Radio atómico
El radio atómico disminuye a medida que se avanza en el periodo 3 de la tabla periódica. Para entender por qué, tenemos que volver a la estructura atómica de los elementos del periodo 3.¿Recuerdas que el número atómico aumenta, a medida que se avanza en la tabla periódica? Esto significa que el número de protones aumenta. Cada elemento tiene el mismo número de protones que de electrones, por lo que el número de electrones también aumenta. Estos electrones se encuentran orbitando alrededor del núcleo, en capas.
Para profundizar en este tema, consulta Tendencias periódicas.
Sin embargo, aunque los elementos de un mismo periodo tengan diferente número de electrones, tienen el mismo número de capas de electrones. En el periodo 3, todos los elementos tienen tres capas de electrones. Esto también significa que tienen el mismo número de capas internas de electrones. Las capas internas de electrones protegen a la capa externa de electrones de parte de la carga del núcleo. La atracción entre la carga restante del núcleo y la capa exterior de electrones determina el radio atómico.Así, a medida que se avanza en un período, el número atómico aumenta: cada elemento tiene un protón y un electrón más que el elemento anterior. Esto significa que la carga del núcleo aumenta. Sin embargo, el número de capas internas permanece igual, por lo que todos los elementos del periodo 3 experimentan el mismo apantallamiento de la carga nuclear.
Esto significa que, a medida que se avanza en un período, la capa exterior de electrones experimenta una mayor carga nuclear global. La capa de electrones más externa experimenta una mayor atracción hacia el núcleo cargado positivamente, por lo que los electrones negativos son atraídos más cerca del núcleo, en el centro del átomo. Esto disminuye el radio atómico.
Punto de fusión
El punto de fusión varía, a medida que se avanza en el periodo 3 de la tabla periódica. Esto tiene que ver con la estructura y el enlace.
Fig. 2: Punto de fusión de los elementos del periodo 3.
Aquí tenemos la razón:
- El sodio (Na), el magnesio (Mg) y el aluminio (Al) tienen puntos de fusión medio-altos. Esto se debe a que son metales. El magnesio tiene un punto de fusión más alto que el sodio, porque tiene un radio atómico más pequeño y forma iones con mayor carga: el sodio forma iones 1+, mientras que el magnesio forma iones 2+. El aluminio tiene un punto de fusión más alto que el sodio y el magnesio porque, de nuevo, tiene un radio atómico más pequeño y forma iones con una carga aún mayor.
- El silicio (Si) tiene un punto de fusión muy alto. Esto se debe a que existe como una macromolécula covalente gigante unida por muchos enlaces covalentes. Para fundir el silicio, hay que superar estos enlaces covalentes, lo que requiere mucha energía.
- El fósforo (P), el azufre (S) y el cloro (Cl) tienen puntos de fusión bajos. Esto se debe a que son moléculas covalentes simples. Aunque hay fuertes enlaces covalentes dentro de las moléculas, las únicas fuerzas entre ellas son débiles fuerzas intermoleculares. Estas no requieren mucha energía para romperse. El azufre forma moléculas más grandes que el fósforo, que a su vez forma moléculas más grandes que el cloro. Esto aumenta la fuerza de las fuerzas intermoleculares y eleva el punto de fusión del elemento.
- El argón (Ar) tiene un punto de fusión muy bajo. Esto se debe a que es un gas monoatómico: no forma moléculas. Las fuerzas intermoleculares entre sus átomos son muy débiles y apenas requieren energía para superarlas.
Energía de ionización
La primera energía de ionización es la energía necesaria para que un mol de átomos gaseosos pierda su electrón más externo y se forme un mol de cationes gaseosos.
En general, la primera energía de ionización aumenta, a medida que se avanza en el período 3 de la tabla periódica. Al igual que ocurre con el radio atómico, esto se debe al número y a la disposición de los protones y electrones en el elemento.
Fig. 3: Primera energía de ionización de los elementos del período 3.
A medida que se avanza en el período, cada elemento tiene un protón y un electrón más que el elemento anterior. Esto significa que la carga nuclear aumenta. Sin embargo, todos los elementos del período 3 tienen el mismo número de capas de electrones. Esto significa que el apantallamiento de la carga nuclear por parte de las envolturas interiores sigue siendo el mismo. Un aumento de la carga nuclear, pero con los mismos niveles de apantallamiento, da lugar a una mayor atracción entre el núcleo y el electrón más externo; esto aumenta la primera energía de ionización.
Observa que hay un desnivel entre los grupos 2 y 3, y 5 y 6. Esto se debe a las subcubiertas y orbitales de los electrones; lo veremos con más detalle en Tendencias de la energía de ionización.
Conductividad eléctrica
La última tendencia que analizaremos es la conductividad eléctrica. Esta varía a lo largo del periodo. A continuación, te mostramos todos los valores relativos a la conductividad del aluminio, que es el mejor conductor de todos.
Fig. 4: Conductividad eléctrica de los elementos del período 3.
- El sodio (Na), el magnesio (Mg) y el aluminio (Al) tienen altas conductividades. Esto se debe a que son metales, formados por un entramado de iones metálicos positivos en un mar de electrones deslocalizados. Los electrones se mueven libremente y llevan carga, lo que les permite conducir la electricidad. El magnesio es mejor conductor que el sodio, porque tiene más electrones deslocalizados por cada ion metálico positivo. El aluminio es aún mejor conductor porque, una vez más, tiene más electrones deslocalizados por cada ion metálico positivo.
- El silicio (Si) tiene una baja conductividad. Esto se debe a que es un metaloide y, por tanto, un semiconductor.
- El fósforo (P), el azufre (S), el cloro (Cl) y el argón (Ar) no conducen la electricidad. Esto se debe a que forman moléculas covalentes o, en el caso del argón, gases monoatómicos. No hay partículas cargadas que se muevan libremente y lleven carga.
Puedes aprender sobre los metaloides en Tabla Periódica.
Hasta aquí hemos visto las tendencias de las propiedades de los elementos del periodo 3. Pasemos ahora a nuestro siguiente tema: algunas de sus reacciones.
Reacciones de los elementos del período 3
En adelante, veremos las reacciones de los elementos del período 3 con tres especies diferentes:
Reacción con el oxígeno
Todos los elementos del período 3 (a excepción del cloro y el argón) reaccionan con el oxígeno (ya sea en el aire o en el gas oxígeno puro, si se indica lo contrario) para producir un óxido. El estado de oxidación del elemento del período 3 aumenta y el estado de oxidación del oxígeno disminuye. Esto hace que la reacción sea una reacción redox.
Consulta Redox para saber más sobre los estados de oxidación y las reacciones redox.
Aquí tienes una práctica tabla, que compara las reacciones de los elementos del periodo 3 con el oxígeno. Hemos incluido el elemento, las condiciones, el producto, la observación, la ecuación y el estado de oxidación final del elemento del período 3.
| Elemento | Condiciones | Producto | Observación | Ecuación | Estado de oxidación |
| Na | Calor | Óxido de sodio y Peróxido de sodio | Llama naranja, polvo blanco | $$2Na_{(s)}+O_{2\ (g)}\rightarrow 2Na_{2}O_{(s)}$$ | +1 |
| Mg | Calor | Óxido de magnesio | Llama blanca, polvo blanco | $$2Mg_{(s)}+O_{2\ (g)}\rightarrow 2MgO_{(s)}$$ | +2 |
| Al | Calor, aluminio en polvo | Óxido de aluminio | Chispas blancas, polvo blanco | $$4Al_{(s)}+3O_{2\ (g)}\rightarrow 2Al_{2}O_{3\ (s)}$$ | +3 |
| Si | Calor, oxígeno puro | Dióxido de silicio | Chispas blancas, polvo blanco | $$Si_{(s)}+O_{2\ (g)}\rightarrow SiO_{2\ (s)}$$ | +4 |
| P (blanco) | Temperatura ambiente | Óxido de fósforo (III)Óxido de fósforo(V) | Llama amarilla/blanca, humo blanco | $$P_{4\ (s)}+3O_{2\ (g)}\rightarrow P_{4}O_{6\ (g)}+P_{4\ (s)}+5O_{2\ (g)}$$$$P_{4}O_{6\ (g)}+P_{4\ (s)}+5O_{2\ (g)}\rightarrow P_{4}H_{10\ (g)}$$ | +3+5 |
| S | Calor, oxígeno puro | Dióxido de azufre | Llama azul, gas incoloro | $$S_{(s)}+O_{2\ (g)}\rightarrow SO_{2\ (g)}$$ | +4 |
Tabla 2: Reacciones de los elementos del período 3
El aluminio reacciona muy rápidamente con el oxígeno del aire. Sin embargo, podemos utilizar el aluminio en sectores como la construcción, el transporte y el envasado de alimentos, porque forma una capa protectora de óxido de aluminio en la superficie. Esta impide que el metal que hay debajo siga reaccionando.
Reacción con el cloro
Ahora es el momento de las reacciones de los elementos del periodo 3 con el cloro; todos ellos forman cloruros. Como antes, hemos hecho una tabla para ayudarte:
| Elemento | Condiciones | Producto | Observación | Ecuación | Estado de oxidación |
| Na | Calor | Cloruro de sodio | Llama naranja, polvo blanco | $$2Na_{(s)}+Cl_{2\ (g)}\rightarrow 2NaCl_{(s)}$$ | +1 |
| Mg | Calor | Cloruro de magnesio | Llama blanca, polvo blanco | $$Mg_{(s)}+Cl_{2\ (g)}\rightarrow MgCl_{2\ (s)}$$ | +2 |
| Al | Calor | Cloruro de aluminio | Sólido amarillo pálido | $$2Al_{(s)}+3Cl_{2\ (g)}\rightarrow 2AlCl_{3\ (s)}$$ | +3 |
| Si | Calor | Tetracloruro de silicio | Líquido incoloro | $$Si_{(s)}+2Cl_{2\ (g)}\rightarrow SiCl_{4\ (l)}$$ | +4 |
| P (blanco) | Temperatura ambiente | Cloruro de fósforo (III)Cloruro de fósforo(V) | Líquido incoloro Sólido blanquecino/amarillo | $$P_{4\ (s)}+6Cl_{2\ (g)}\rightarrow 4PCl_{3\ (l)}+10Cl_{2\ (g)}$$$$4PCl_{3\ (l)}+10Cl_{2\ (g)}\rightarrow 4PCl_{5\ (s)}$$ | +3+5 |
| S | Calor | Dicloruro de azufre | Líquido naranja | $$2S_{(s)}+Cl_{2\ (g)}\rightarrow S_{2}Cl_{2\ (l)}$$ | +1 |
Tabla 3: Reacciones de los elementos del período 3 con el cloro
Verás que hemos vuelto a omitir el cloro y el argón. El argón no reacciona con el cloro, gracias a su condición de gas noble, y no tiene sentido hablar de que el cloro reaccione con el cloro.
El dióxido de azufre es un líquido de olor desagradable que se utiliza para preparar el gas mostaza en el proceso Levinstein. Se trata de hacer reaccionar el dióxido de azufre con el eteno a 60ºC.
Reacción con agua
Por último, vamos a explorar cómo reaccionan los elementos del periodo 3 con el agua. Por suerte, sólo hay que conocer las reacciones del sodio y el magnesio. Estos forman hidróxidos, pero el magnesio también reacciona con el vapor para formar un óxido. A continuación te mostramos cómo se comparan las reacciones:
| Elemento | Condiciones | Producto | Observación | Ecuación | Estado de oxidación |
| Na | Agua fría | Hidróxido de sodio, hidrógeno | Efervescencia vigorosa, solución incolora | $$2Na_{(s)}+2H_{2}O_{(l)}\rightarrow 2NaOH_{(aq)}+H_{2\ (g)}$$ | +1 |
| Mg | Agua fríaCalor, vapor | Hidróxido de magnesio, hidrógenoÓxido de magnesio, hidrógeno | Efervescencia lenta, solución incoloraLlama blanca, polvo blanco | $$Mg_{(s)}+2H_{2}O_{(l)}\rightarrow Mg(OH)_{2\ (aq)}+H_{2\ (g)}+ Mg_{(s)}+H_{2}O_{(g)}$$$$Mg(OH)_{2\ (aq)}+H_{2\ (g)}+ Mg_{(s)}+H_{2}O_{(g)}\rightarrow MgO_{(s)}+H_{2\ (g)}$$ | +2+2 |
Tabla 4: Reacciones de los elementos del período 3 con el agua.
El hidróxido de sodio es fuertemente alcalino; un indicador universal añadido a la solución se volverá púrpura. El hidróxido de magnesio es menos alcalino, porque es poco soluble. De hecho, a menudo forma una fina capa en la superficie del metal, lo que impide una reacción posterior.
A estas alturas deberías ser capaz de describir y explicar las tendencias de las propiedades de los elementos del periodo 3, así como de saber cómo reaccionan con el oxígeno, el cloro y el agua.
Periodo 3 de la Tabla Periódica - Puntos clave
- El período 3 es la tercera fila de la tabla periódica. Contiene los elementos sodio, magnesio, aluminio, silicio, fósforo, azufre, cloro y argón.
- El período 3 muestra tendencias en las propiedades atómicas:
- El radio iónico disminuye a lo largo del período.
- La energía de primera ionización aumenta a lo largo del período.
- Los puntos de fusión y la conductividad eléctrica varían a lo largo del período.
- Los elementos del período 3 reaccionan con el oxígeno, para formar óxidos; y con el cloro, para formar cloruros. Algunos elementos del periodo 3 también reaccionan con el agua, para formar hidróxidos.
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