Regole e convenzioni della nomenclatura IUPAC, tradizionale e di Stock

Transcript

1 Regole e convenzioni della nomenclatura IUPAC, tradizionale e di Stock Ogni specie chimica viene rappresentata univocamente con una formula e indicata con un nome mediante simboli ed indici numerici che indicano rispettivamente gli elementi ed il numero degli atomi presenti nella molecola La nomenclatura segue specifiche regole e convenzioni stabilite dall organismo internazionale IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) nonostante per molti composti sia ancora in uso la nomenclatura tradizionale

2 Nomenclatura tradizionale Trae origine dalla distinzione degli elementi in metalli e non metalli; indica con suffissi e prefissi i diversi stati di ossidazione degli elementi; permette di distinguere facilmente gli acidi dalle basi e tra ossidi, perossidi e superossidi. ancora molto usata per gli idrossidi, gli ossiacidi e i loro sali. Nomenclatura IUPAC Si compone il nome della specie chimica esplicitando la formula ovvero mettendo in evidenza il numero di atomi ed il numero di ossidazione degli elementi corrispondenza logica dal punto di vista letterale e numerico. Da preferire per gli ossidi acidi e gli idruri ma anche per gli ossidi di alcuni metalli con più di un n.o. Notazione di Stock Fa riferimento al numero di ossidazione che gli elementi presentano nella molecola, ma ne dà specificazione mettendoli tra parentesi in cifre romane. È da preferire per gli ossidi dei metalli, gli idrossidi e per i sali binari di metalli che presentano più di un n.o.

3 Numero d'ossidazione (n.o.) NUMERO che si attribuisce a ciascun atomo in un composto e rappresenta una carica elettrica formale (reale nel caso dei composti ionici), positiva (se si attribuisce all elemento la perdita di elettroni) o negativa (se si attribuisce all elemento l acquisto di elettroni) Nel caso di composti ionici il n.o. corrisponde all effettiva carica dell atomo Nelle molecole in cui siano presenti legami covalenti il n.o. rappresenta una grandezza convenzionale Uno stesso elemento può presentare n.o. diversi.

4 Regole per l attribuzione del n.o n.o. = 0: in tutti gli elementi allo stato elementare e quando gli atomi presenti nella molecola sono uguali, cioè non esiste differenza di elettronegatività. Es: H 2; Br 2 ; O 2 In tutti i composti l'ossigeno ha n.o. = 2 (tranne nei perossidi dove n.ox. = 1 Es. H 2 O 2 ; nei superossidi è -1/2) In tutti i composti l'idrogeno ha n.o. = +1 (tranne negli idruri metallici NaH in cui è 1) La somma algebrica dei n.o. di uno ione (monoatomico o poliatomico) è uguale alla carica dello ione stesso. Quindi, il n.o. dello ione ferrico Fe 3+ è +3; il n.o. dell N nello ione ammonio NH 4 + è 3. La somma algebrica dei n.o. degli atomi di una molecola è sempre = 0. Quindi, per calcolare il n.o. dello S nell acido solforico H 2 SO 4 si procede così: 0 = 4 n.o. (O) + 2 n.o. (H) +n.o. (S) 0 = n.o.(s) quindi S = H 2 SO 4

5 LA CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI INORGANICI

6 La nomenclatura si basa sulla distinzione fondamentale dei composti in: BINARI, formati da due soli tipi di elementi IDRURI IDRACIDI OSSIDI BASICI OSSIDI ACIDI SALI BINARI di idracidi TERNARI, formati da tre diverse specie di elementi IDROSSIDI o BASI OSSIACIDI o ACIDI OSSIGENATI SALI TERNARI (o QUATERNARI) di ossiacidi

7 MAPPA CONCETTUALE DEI COMPOSTI CHIMICI METALLI + ossigeno OSSIDI + acqua IDROSSIDI + idrogeno IDRURI SALINI SALI F,Cl,Br,I + idrogeno IDRACIDI NON METALLI + ossigeno ANIDRIDI + acqua OSSIACIDI + idrogeno IDRURI COVALENTI

8 COMPOSTI BINARI I composti binari si possono distinguere in ionici e molecolari con ossigeno (ossidi basici e ossidi acidi) con idrogeno (idruri e idracidi) Sali degli idracidi

9 OSSIDI BASICI METALLO + OSSIGENO Formula generale +n 2 Me 2 O n con le dovute semplificazioni dei pedici NOMENCLATURA TRADIZIONALE NOTAZIONE DI STOCK IUPAC Si enumerano gli OSSIDO DI... se il metallo ha un se il non-metallo atomi presenti OSSIDO DI... solo n.o. ha un solo n.o. OSSIDO...OSO OSSIDO...ICO se il metallo ha due n.o. e nell ossido si presenta con n.o. più basso. se il metallo ha due n.o. e nell ossido si presenta con n.o. più alto. OSSIDO DI Me (numero romano) se il non-metallo ha più di un n.o. usando i prefissi - mono, -bi, -tri, ecc.

10 1. Il metallo ha un solo n.o. K +1 K 2 O ossido di potassio Ca +2 CaO ossido di calcio Al +3 Al 2 O 3 ossido di alluminio o triossido di dialluminio (parzialmente ionico) 2. Il metallo ha più di un n.o.

11 OSSIDI ACIDI o ANIDRIDI NON-METALLO + OSSIGENO Formula generale +n 2 X 2 O n con le dovute semplificazioni dei pedici NOMENCLATURA TRADIZIONALE se il NMe ha un solo ANIDRIDE... n.o. o, presentando ICA due n.o. si presenta con n.o. più alto IUPAC Si enumerano gli atomi presenti usando i prefissi - mono, -bi, -tri, ecc. ANIDRIDE... OSA se il NMe ha due n.o. e si presenta con n.o. più basso. Nel caso in cui il n.o. possano essere quattro (come nel caso del Cl) nella nomenclatura tradizionale si usano prefissi e suffissi: +1 IPO.OSA +3.OSA +5.ICA +7 PER.ICA

12 Elemento n.o Formula Nome tradizionale Nome IUPAC B +3 B 2 O 3 anidride borica triossido di diboro C +2 CO ossido di carbonio monossido di carbonio +4 CO 2 anidride carbonica diossido di carbonio +1 N 2 O protossido di azoto ossido di diazoto +2 NO ossido di azoto monossido di azoto N +3 N 2 O 3 anidride nitrosa triossido di diazoto +4 NO 2 diossido di azoto diossido di azoto +4 N 2 O 4 ipoazotide tetrossido di azoto +5 N 2 O 5 anidride nitrica pentossido di diazoto P +3 P 2 O 3 anidride fosforosa triossido di fosforo +5 P 2 O 5 anidride fosforica pentossido di difosforo Cl +1 Cl 2 O anidride ipoclorosa monossido di dicloro +3 Cl 2 O 3 anidride clorosa triossido di dicloro +5 Cl 2 O 5 anidride clorica pentossido di dicloro +7 Cl 2 O 7 anidride perclorica eptossido di dicloro

13 IDRURI IDRURI IONICI = METALLO + IDROGENO NaH idruro di sodio CaH 2 idruro di calcio IDRURI COVALENTI = NON-METALLO + IDROGENO (alcuni sono noti con i nomi comuni) NH 3 triidruro di azoto = ammoniaca PH 3 triidruro di fosforo= fosfina CH 4 tetraidruro di azoto = metano IDRACIDI = IDROGENO + (alcuni) NON-METALLI Nome IUPAC del composto PURO Nome del composto IN SOLUZIONE Residuo acido Nome del residuo acido HF fluoruro di idrogeno acido fluoridrico F ione fluoruro HCl cloruro di idrogeno acido cloridrico Cl ione cloruro HBr bromuro di idrogeno acido bromidrico Br ione bromuro HI ioduro d idrogeno acido iodidrico I ione ioduro H 2 S solfuro di acido solfidrico HS diidrogeno S 2 HCN cianuro d idrogeno acido cianidrico CN ione cianuro ione idrogenosolfuro ione solfuro

14 SALI BINARI = METALLO NON METALLO Formula generale -n +m M n X m dove +n e +m sono rispettivamente i n.o. del metallo e del non-metallo

15 I principali composti ternari sono: gli idrossidi gli ossiacidi i sali degli ossiacidi COMPOSTI TERNARI

16 Formula generale +m M(OH) m IDROSSIDI = OSSIDO + H 2 O Gli idrossidi sono composti sostanzialmente ionici costituiti da un catione metallico e dallo ione idrossido OH. Si prendono tanti ioni OH quanto vale il n.o. del metallo. Nella formula il metallo si trova a sinistra e il gruppo ossidrile a destra. Formule e nomi di idrossidi comuni Formula tradizionale Stock IUPAC NaOH (Na + OH ) Idrossido di sodio Idrossido di sodio idrossido di sodio Mg(OH) 2 (Mg 2+ 2OH ) idrossido di magnesio idrossido di magnesio diidrossido di magnesio Al(OH) 3 (Al 3+ 3OH ) idrossido di alluminio idrossido di alluminio triidrossido di alluminio Fe(OH) 2 (Fe 2+ 2OH ) idrossido ferroso idrossido di ferro(ii) diidrossido di ferro Fe(OH) 3 (Mg 2+ 2OH ) idrossido ferrico idrossido di ferro(iii) triidrossido di ferro CuOH (Cu + OH ) idrossido rameoso idrossido di rame(i) idrossido di rame idrossido rameiico Cu(OH) 2 (Cu 2+ 2OH ) idrossido di rame(ii)

17 OSSIACIDI= OSSIDO ACIDO o ANIDRIDE + H 2 O (a volte più di una molecola) Gli acidi ossigenati (ossiacidi) sono composti ternari covalenti formati da idrogeno, ossigeno e da un elemento non metallico. Hanno formula generale H n XO m seguendo l ordine di elettronegatività crescente da sinistra a destra. Nella nomenclatura tradizionale, la più utilizzata, si utilizza la desinenza -oso per i numeri di ossidazione minori la desinenza -ico per i numeri di ossidazione maggiori Qualora tali desinenze non siano sufficienti, si fa ricorso ai prefissi ipo- (per indicare il numero di ossidazione più basso) e per- (per indicare quello più alto). Come esempio si vedano gli acidi ossigenati del cloro scritti nella tabella precedente. Nella tabella seguente è riportata anche al nomenclatura IUPAC secondo le recenti raccomandazioni del 2010.

18 formula chimica n.o. non-met nomenclatura tradizionale Raccomandazione IUPAC 2010 H 2 CO 3 +4 acido carbonico diidrogeno triossocarbonato HNO 2 +3 ac. nitroso idrogeno diossonitrato HNO 3 +5 ac. nitrico idrogeno triossonitrato H 3 PO 3 +3 ac. (orto)fosforoso triidrogeno triossofosfato H 3 PO 4 +5 ac. (orto)fosforico triidrogeno tetraossofosfato H 2 SO 3 +4 ac. solforoso diidrogeno triossosolfato H 2 SO 4 +6 ac. solforico diidrogeno tetraossosolfato HClO +1 ac. ipocloroso idrogeno monossoclorato HClO 2 +3 ac. cloroso idrogeno diossoclorato HClO 3 +5 ac. clorico idrogeno triossoclorato HClO 4 +7 ac. perclorico idrogeno tetraossoclorato H 2 CrO 4 +6 ac. cromico diidrogeno tetraossicromato H 2 MnO 4 +6 ac. manganico diidrogeno tetraossimanganato HMnO 4 +7 ac. permanganico idrogeno tetraossimanganato

19 SALI degli OSSIACIDI Sono sempre ionici e costituiti da cationi quasi sempre metallici, mentre gli anioni derivano dalle molecole di acido dopo sottrazione di uno o più H +. Na 2 SO 4 solfato di sodio ioni presenti nel reticolo cristallino: SO 4 2- e Na + Per scrivere la formula dei sali neutri degli ossiacidi di cui è dato il nome tradizionale seguire le seguenti regole: scrivi il simbolo dello ione metallico ( o dello ione ammonio eventualmente, se il sale è un sale di ammonio) con il suo N.O.; scrivi la formula dell ossiacido: se non la ricordi, ricava la sua formula dalla reazione anidride (ossido acido)+ acqua; togli gli atomi di H dalla formula dell acido per ottenere il residuo acido (nella tabella sono elencati i residui acidi più comuni per formare sali neutri) che avrà tante cariche negative quanti sono gli H + tolti; accoppia catione e anione con il metodo della carica incrociata

20 ESEMPIO 1 Scrivi la formula del carbonato di calcio 1. Scrivi il simbolo dello ione calcio: Ca Poiché il sale ha desinenza ato esso deriva dall acido carbonico 3. Ricava la formula dell acido carbonico (se non la ricordi) in cui C ha n.o. = +4: anidride carbonica + H 2 O acido carbonico CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 4. poiché il sale è neutro, togli gli ioni H + e trova il residuo acido (che avrà tante cariche negative quanti sono gli ioni H + tolti) CO accoppia catione e anione con il metodo della carica incrociata in modo che il numero complessivo di cariche positive e negative si uguale: per bilanciare le due cariche positive devi prendere 1 ione CO 3 2 Ca 2+ / CO 3 2 Formula del sale: CaCO 3

21 ESEMPIO 2 Scrivi la formula del solfito di alluminio 1. Scrivi il simbolo dello ione alluminio: Al Poiché il sale ha desinenza ito esso deriva dall acido solforoso 3. Ricava la formula dell acido solforoso (se non la ricordi) in cui S ha n.o. = +4: 4. anidride solforosa + H 2 O acido solforoso SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 4. poiché il sale è neutro, togli gli ioni H + e trova il residuo acido (che avrà tante cariche negative quanti sono gli ioni H + tolti) SO accoppia catione e anione con il metodo della carica incrociata in modo che il numero complessivo di cariche positive e negative si uguale: per bilanciare le due cariche positive devi prendere 1 ione CO 3 2 Al 3+ / SO 3 2 Formula del sale: Al 2 (SO 3 ) 3