Химия. 10 класс

Первый элемент третьего периода — натрий. Его электронная конфигурация:

Na: …3s¹

Как видно, конфигурация внешнего электронного слоя натрия повторяет таковую для лития — в атомах обоих элементов на внешнем слое имеется один s-электрон, который атом легко отдаёт при образовании соединений. Литий и натрий относятся к семейству щелочных металлов. Так как конфигурация внешнего электронного слоя натрия и лития одинаковая, то химические свойства этих металлов во многом подобны. Формулы электронных конфигураций атомов щелочных металлов могут быть выражены в общем виде: …ns₁ (где n = 2 для лития, n = 3 для натрия и т. д.). На примере лития и натрия видно, что с увеличением заряда ядер атомов электронные конфигурации внешнего энергетического уровня периодически повторяются, поэтому периодически повторяются свойства химических элементов.

Следующий элемент № 12 — магний. Его электронная конфигурация:

Mg: …3s²

Подобно бериллию, магний — металл, проявляющий в соединениях степень окисления +2. Но поскольку валентные электроны магния находятся на третьем энергетическом уровне и располагаются дальше от ядра, чем валентные электроны бериллия, металлические свойства магния выражены сильнее, чем у бериллия. Это отражается и на характере соединений. Если оксид и гидроксид бериллия проявляют амфотерные свойства, MgO является основным оксидом, а Mg(OH)₂ — основанием.

Элемент № 13 — алюминий. Al: …3s²3p¹. Алюминий так же, как и бор, проявляет в соединениях степень окисления +3, но, в отличие от последнего, является металлом. Оксид алюминия Al₂O₃ и гидроксид алюминия Al(OH)₃ амфотерны.

Электронная конфигурация внешнего слоя элемента № 14 кремния повторяет таковую для углерода:

Si: …3s²3p²

Кремний — неметалл. Его оксид SiO₂ является кислотным оксидом, а гидроксид H₂SiO₃ — кислотой.

Элемент № 15 фосфор имеет такую же электронную конфигурацию внешнего электронного слоя, как и азот. Но в отличие от атома азота, атом фосфора, благодаря наличию на внешнем энергетическом уровне 3d-орбиталей, может легко переходить в возбуждённое состояние, в котором имеется пять неспаренных электронов:

Р: …3s²3p³ P*: …3s¹3p³3d¹

Валентность фосфора может быть равна III и V. Валентность III фосфор проявляет в кислотном оксиде P₂O₃. Валентность V — в кислотном оксиде P₂O₅ и фосфорной кислоте Н₃РО₄.

Элементы, которые могут проявлять различные валентности, называются поливалентными.

Элемент № 16 — сера. Электронная конфигурация серы:

S: …3s²3p⁴

Как и атом фосфора, благодаря наличию d-орбиталей атом серы может легко переходить в возбуждённые состояния:

S: …3s²3p⁴ S*: …3s²3p³3d¹ S** …3s¹3p³3d²

В основном состоянии у атома серы имеются два неспаренных электрона, поэтому сера может проявлять валентность II (например, в сероводороде H₂S). В первом возбуждённом состоянии у атома серы имеются четыре неспаренных электрона, следовательно, сера может проявлять валентность IV (SO₂, Н₂SO₃). Второе возбуждённое состояние атома серы характеризуется наличием шести неспаренных электронов. Примеры соединений, в которых валентность серы равна VI: SO₃, серная кислота H₂SO₄.

Следующим элементом является хлор. Атомный номер — 17, электронная конфигурация:

Cl: …3s²3p⁵

В основном состоянии у атома хлора, как и у его электронного аналога фтора, имеется один неспаренный электрон. Примеры соединений, в которых хлор одновалентен: простое вещество Cl₂, хлороводород HCl. Но, благодаря наличию d-орбиталей на третьем энергетическом уровне, атом хлора, как и атомы фосфора и серы, может легко переходить в возбуждённые состояния:

Cl: …3s²3p⁵ Cl*: …3s²3p⁴3d¹ Cl**: …3s²3p³3d² Cl***: …3s¹3p³3d³

Поэтому хлор может проявлять в соединениях валентности I, III, V, VII. Примеры соединений, где валентность хлора III, V и VII:

Завершается формирование 3s- и 3p-подуровней у элемента № 18 — аргона:

Ar: …3s²3p⁶

Восьмиэлектронная оболочка аргона так устойчива, что, несмотря на наличие 3d-орбиталей, его атомы не принимают участия в образовании химических связей и аргон — инертный газ.