COMPOSTI CHIMICI e NOMENCLATURA

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1 COMPOSTI CHIMICI e NOMENCLATURA 1

2 Il numero di composti attualmente conosciuti è dell ordine di 10 6 e il loro numero è in continuo aumento Una tale massa di sostanze ha bisogno di essere organizzata secondo regole chiare, semplici ed universalmente condivise Lo scopo della nomenclatura è fornire regole per individuare un composto, attribuendogli in modo univoco e chiaro un nome preciso ed una formula, utilizzando il minor numero possibile di parole Nomenclatura tradizionale A.L. Lavoisier ( )

3 Nomenclatura IUPAC (International Chemistry) Union of Pure and Applied E la nomenclatura ufficiale, introdotta a partire dagli anni 70 del 900, che sta lentamente soppiantando la nomenclatura tradizionale Le regole della nomenclatura, affidate a Commissioni permanenti della IUPAC, sono tuttavia in continua evoluzione e seguono di pari passo lo sviluppo stesso della chimica.. Composti binari: contengono atomi di due diversi elementi H 2 O NH 3 CO 2 HCl Composti ternari: contengono atomi di tre diversi elementi H 2 SO 3 HNO 3 CaCO 3 NaClO 3

4 FORMULE CHIMICHE FORMULA MINIMA (o SEMPLICE o BRUTA): esprime il rapporto tra i diversi atomi di una molecola, utilizzando i più piccoli numeri interi come pedici. Es: CH FORMULA MOLECOLARE: esprime non solo il rapporto tra gli atomi dei vari elementi, ma indica anche il numero reale di atomi dei vari elementi in una singola molecola. C 2 H 2 C 6 H 6 4

5 FORMULA DI STRUTTURA: indica come gli atomi di una molecola sono uniti tra loro e come sono disposti nello spazio CH: C 2 H 2 oc 6 H 6? H H C C H H H C C C C C C H H H 5

6 Numero di ossidazione: è una carica positiva o negativa che viene attribuita formalmente a ciascun elemento in un composto. Essa è determinata dal numero di elettroni che l elemento possiede in più (carica negativa) o in meno (carica positiva) rispetto all atomo neutro, quando gli elettroni di legame vengono attribuiti all elemento più elettronegativo del composto O H H O C O H N H H Il numero di ossidazione non è una carica reale, bensì fittizia, attribuita a ciascun elemento in un composto La somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi di tutti gli elementi presenti in un composto è uguale a zero, se il composto è neutro, 6 oppure è uguale alla carica ionica, se il composto è uno ione poliatomico

7 REGOLE PER IL CALCOLO DEI NUMERI DI OSSIDAZIONE 1) Tutte le sostanze allo stato elementare hanno numero di ossidazione zero 0 0 O O a) L idrogeno ha sempre numero di ossidazione +1 oppure -1; b) I metalli hanno solo numeri di ossidazione positivi; c) I non metalli possono avere numeri di ossidazione positivi o negativi; 7

8 Numeri di ossidazione Gli elementi del IA (tranne l idrogeno) hanno sempre +1 ; L idrogeno ha +1 e -1; Gli elementi del IIA hanno sempre +2 ; Gli elementi del IIIA hanno sempre +3 ; Nel VIA l ossigeno ha praticamente sempre 2 ; Nel VIIA F ha sempre 1; gli altri elementi hanno 1, +1, +3, +5 e +7.; 8

9 5) In ogni composto l elemento più elettronegativo di tutti ha sempre numero di ossidazione negativo, mentre tutti gli altri elementi hanno numero di ossidazione positivo Esempi di calcolo del numero di ossidazione degli elementi di alcuni composti x Cl 2 Ō 2x-2=0 x=1 Cl 2 Ō x -1 HCl +1-1 x-1=0 x=1 HCl 9

10 +1 x -2 n ox. S H 2 SO 4 2(+1)+x+4(-2)=0 x= H 2 SO 4 Atomi di H n ox. H Atomi di O n ox. O x -2 CO 2- x+3(-2)=-2 x= CO 2-3 n ox. C Atomi di O n ox. O carica anione 10

11 Regole per la scrittura delle formule dei composti binari Noti i numeri di ossidazione dei due elementi, si deve ricordare che la somma dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi di uno deve essere uguale, in valore assoluto, alla somma dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi dell altro +1 2 KŌ Ca Ō Al Ō In pratica si incrociano gli indici ed i numeri di ossidazione Si deve tuttavia ricordare che: +2 2 Gli indici vanno generalmente Ca Ō ridotti ai minimi termini; L indice 1 si omette sempre; KŌ

12 Nomenclatura tradizionale: Prevede l uso di prefissi e suffissi, in base al numero di ossidazione dei vari elementi Nomenclatura ufficiale (o IUPAC): Si indica il numero di atomi di ogni elemento presenti all interno del composto, tramite prefissi di origine greca; quando è presente un solo atomo di un elemento non si utilizza alcun prefisso In alcuni casi il numero di ossidazione viene indicato tra parentesi a fianco del nome del composto n atomi prefisso 1 mono 2 bi (o di) 3 tri 4 tetra 5 penta 6 esa 7 epta Alcuni nomi tradizionali, fortemente radicati nell uso comune, quali acqua, ammoniaca (NH 3 ) o metano (CH 4 ), sono stati accettati come internazionalmente validi. 12

13 OSSIDI (o OSSIDI BASICI) Composti binari formati dall unione di un metallo con l ossigeno Nomenclatura tradizionale a) se il metallo ha un solo numero di ossidazione: ossido di + nome metallo (es. ossido di sodio Na 2 O) b) se il metallo ha due numeri di ossidazione: ossido + nome metallo con desinenza OSO, per il numero di ossidazione minore. Ad es. ossido piomboso PbO (numero di ossidazione +2); ossido + nome metallo con desinenza ICO, per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. ossido piombico PbO 2 (numero di ossidazione +4). Nomenclatura ufficiale Si conta il numero di atomi di ogni elemento e si utilizzano i relativi prefissi, insieme al termine ossido di. Na 2 O monossido di disodio; PbO monossido di piombo (+2); PbO 2 biossido di piombo (+4). 13

14 ANIDRIDI (o OSSIDI ACIDI) Composti binari formati dall unione di un non metallo con l ossigeno Nomenclatura tradizionale a) se il non metallo ha un solo numero di ossidazione: anidride + nome non metallo con desinenza ICA anidride borica B 2 O 3 ) b) se il non metallo ha due numeri di ossidazione: anidride + nome non metallo con desinenza OSA, per il numero di ossidazione minore. Ad es. anidride solforosa SO 2 (+4); anidride + nome non metallo con desinenza ICA, per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. anidride solforica SO 3 (+6). 14

15 c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come gli elementi del VIIA (+1,+3,+5,+7): anidride IPO nome non metallo con desinenza OSA per il numero di ossidazione +1. Es. Cl 2 O anidride ipoclorosa; anidride + nome non metallo con desinenza OSA, per il numero di ossidazione +3. Es. anidride clorosa Cl 2 O 3 ; anidride + nome non metallo con desinenza ICA, per il numero di ossidazione +5. Es. anidride clorica Cl 2 O 5 ; anidride PER nome non metallo con desinenza ICA per il numero di ossidazione +7. Es. Cl 2 O 7 anidride perclorica; Nomenclatura ufficiale Anche i composti tra ossigeno e non metalli sono chiamati ossidi; si utilizzano sempre i prefissi relativi al numero di atomi degli elementi. Cl 2 O: Monossido di dicloro (+1) Cl 2 O 3 : Triossido di dicloro (+3) Cl 2 O 5 : Pentaossido di dicloro (+5) Cl 2 O 7 : Eptaossido di dicloro (+7) CO: Monossido di carbonio (+2) CO 2 : Diossido di carbonio (+4) SO 2 : Diossido di zolfo (+4) 15 SO 3 : Triossido di zolfo (+6)

16 COMPOSTI BINARI TRA NON METALLI I non metalli danno frequentemente tra loro composti binari covalenti. All elemento più elettronegativo si dà il suffisso URO: ICl Si 3 N 4 cloruro di iodio nitruro di silicio OF 2 fluoruro di ossigeno (unico composto in cui O ha n.o. +2) SiC carburo di silicio P 2 S 3 solfuro fosforoso 16

17 IDRACIDI o ACIDI BINARI Composti binari dell idrogeno con uno dei seguenti non metalli: F, Cl, Br; I, S e Se. Negli idracidi gli elementi del VIIA hanno sempre numero di ossidazione -1, mentre gli elementi del VIA hanno sempre numero di ossidazione -2. Nomenclatura tradizionale acido + nome non metallo terminante in IDRICO:HF acido fluoridrico; HCl acido cloridrico; HBr acido bromidrico; HI acido iodidrico; H 2 S acido solfidrico; H 2 Se acido selenidrico Nomenclatura ufficiale Nome non metallo, terminate in URO, col numero degli atomi di idrogeno indicati dai soliti prefissi; seguito da di idrogeno : HF fluoruro di idrogeno; HCl cloruro di idrogeno; HBr bromuro di idrogeno; HI ioduro di idrogeno; H 2 S solfuro di diidrogeno; H 2 Se seleniuro di didrogeno 17

18 COMPOSTI BINARI CON L IDROGENO Oltre agli IDRACIDI, esistono altri composti binari con l idrogeno L ossigeno, come lo zolfo in H 2 S, forma l acqua H 2 O Gli elementi del VA si legano ad H nei loro n.o. negativi (-3): NH 3 ammoniaca PH 3 fosfina AsH 3 arsina SbH 3 stibina Il carbonio, il silicio e il boro formano i seguenti composti: CH 4 metano SiH 4 silano BH 3 borano I metalli si combinano con l idrogeno avente n.o. 1 formando composti comunemente detti IDRURI METALLICI: AlH 3 LiH idruro di alluminio idruro di litio FeH 3 idruro ferrico 18

19 COMPOSTI TERNARI-IDROSSIDI Composti ternari di ossigeno, idrogeno e metalli; in essi compare il gruppo ossidrile (OH - ), che si comporta come se avesse numero di ossidazione -1. Derivano dalla reazione tra ossidi (basici) e acqua, in cui tutti gli elementi mantengono il proprio numero di ossidazione Na 2 O+H 2 O 2Na(OH) Le formule si scrivono utilizzando le regole già viste per i composti binari, considerando l ossidrile come un elemento a numero di ossidazione

20 Nomenclatura tradizionale a) se il metallo ha un solo numero di ossidazione: idrossido di nome metallo (es. idrossido di sodio Na(OH) b) se il metallo ha due numeri di ossidazione: idrossido + nome metallo con desinenza OSO, per il numero di ossidazione minore. Ad es. idrossido rameoso Cu(OH) (numero di ossidazione +1); idrossido + nome metallo con desinenza ICO, per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. idrossido rameico Cu(OH) 2 (numero di ossidazione +2). Nomenclatura ufficiale Si indica il numero dei gruppi ossidrile ponendo i soliti prefissi davanti al termine idrossido, cui segue di ed il nome del metallo: Na(OH) idrossido di sodio; Fe(OH) 2 diidrossido di ferro (+2); Fe(OH) 3 triidrossido di ferro (+3); Pb(OH) 4 tetraidrossido di piombo (+4). 20

21 OSSIACIDI o ACIDI TERNARI Sono composti ternari tra idrogeno, ossigeno ed un non metallo; sono composti covalenti polari solidi o liquidi a temperatura ambiente Derivano dalla reazione tra anidridi e acqua (tutti gli elementi mantengono il proprio numero di ossidazione); inoltre nella formula dell ossiacido il non metallo è presente, tranne qualche eccezione, sempre con un solo atomo Per trovare la formula dell'ossoacido si deve scrivere a destra nell'ordine idrogeno, non metallo e ossigeno, 21

22 Ossiacidi o Acidi Ossigenati Cl 2 O + H 2 O H 2 Cl 2 O 2 2HClO Cl 2 O 3 + H 2 O H 2 Cl 2 O 4 2HClO 2 Cl 2 O 5 + H 2 O H 2 Cl 2 O 6 2HClO 3 Cl 2 O 7 + H 2 O H 2 Cl 2 O 8 2HClO 4 Br 2 O 5 + H 2 O H 2 Br 2 O 6 2HBrO 3 Br 2 O 3 + H 2 O H 2 Br 2 O 4 2HBrO 2 22

23 Nomenclatura tradizionale a) se il non metallo ha un solo numero di ossidazione: acido + nome non metallo con desinenza ICO (es. acido borico H 3 BO 3 ) b) se il non metallo ha due numeri di ossidazione: acido + nome non metallo con desinenza OSO, per il numero di ossidazione minore. Ad es. acido solforoso H 2 SO 3 (+4); acido + nome non metallo con desinenza ICO, per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. acido solforico H 2 SO 4 (+6). c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come gli elementi del 7 gruppo (+1,+3,+5,+7): acido IPO nome non metallo con desinenza OSO per il numero di ossidazione +1. Es. HClO acido ipocloroso; acido + nome non metallo con desinenza OSO, per il numero di ossidazione +3. Es. acido cloroso HClO 2 ; acido + nome non metallo con desinenza ICO, per il numero di ossidazione +5. Es. acido clorico HClO 3 ; acido PER nome non metallo con desinenza ICO per il numero di ossidazione +7. Es. acido perclorico HClO 4 ; 23

24 Nomenclatura ufficiale Al temine acido si attribuisce il prefisso riferito al numero di atomi di ossigeno seguito dal nome del non metallo, terminante in ICO; segue poi, tra parentesi, il numero di ossidazione del non metallo Ad es. HClO acido ossoclorico (+1); HClO 2 acido diossoclorico (+3); HClO 3 acido triossoclorico (+5); HClO 4 acido tetraossoclorico (+7); H 2 SO 4 acido tetraossosolforico (+6); H 2 SO 3 acido triossosolforico (+4) 24

25 Alcune eccezioni Tutte le formule degli ossiacidi sono state ottenute facendo reagire la relativa anidride con una molecola di acqua. A questa regola fanno eccezione le anidridi del fosforo e del boro, che reagiscono con tre molecole di acqua, e quella del silicio, che reagisce invece con due molecole di acqua B 2 O 3 +3H 2 O H 6 B 2 O 6 H 3 BO 3 P 2 O 3 +3H 2 O H 6 P 2 O 6 H 3 PO 3 P 2 O 5 +3H 2 O H 6 P 2 O 8 H 3 PO 4 SiO 2 +2H 2 O H 4 SiO 4 P 2 O 5 + H 2 O HPO 3 P 2 O H 2 O H 2 P 2 O 7 P 2 O H 2 O H 3 PO 4 (acido metafosforico) (acido pirofosforico o difosforico) (acido ortofosforico) 25

26 Ioni Poliatomici, ossoanioni Quello che resta di un acido ossigenato per perdita di atomi di idrogeno si chiama radicale acido. Per ogni idrogeno tolto si aggiunge una carica negativa. Il numero delle cariche costituisce la valenza del radicale 26

27 Nomenclatura tradizionale Si usano suffissi diversi da quelli dei corrispondenti acidi: -OSO -ITO -ICO -ATO HClO acido ipocloroso ClO - ione ipoclorito HClO 2 acido cloroso ClO 2 - ione clorito HClO 3 acido clorico ClO 3 - ione clorato HClO 4 acido perclorico ClO 4 - ione perclorato HBrO acido ipobromoso BrO - ione ipobromito HBrO 2 acido bromoso BrO 2 - ione bromito HBrO 3 acido bromico BrO 3 - ione bromato HBrO 4 acido perbromico BrO 4 - ione perbromato HNO 2 acido nitroso NO 2 - ione nitrito HNO 3 acido nitrico NO 3 - ione nitrato H 2 SO 3 acido solforoso SO 3 2- ione solfito H 2 SO 4 acido solforico SO 4 2- ione solfato H 3 PO 4 acido fosforico PO 4 3- ione fosfato 27

28 Nomenclatura ufficiale degli anioni poliatomici I termine anione è seguito dal prefisso relativo al il numero degli atomi di ossigeno presenti seguito dal nome del non metallo con desinenza ato; segue, tra parentesi, il numero di ossidazione di questo ClO - anione ossoclorato (1); ClO - 2 anione diossoclorato (3); ClO - 3 anione triossoclorato (5); ClO - 4 anione tetraossoclorato (7) 28

29 Ossoanioni contenenti idrogeno La perdita parziale di ioni H + dà luogo a radicali ionici negativi indicati col prefisso IDROGENO-: HSO 4- ione idrogenosolfato E, se necessario, anche i prefissi mono-, di-, tri- per indicare il numero di ioni H + : H 2 PO 4- ione diidrogenofosfato HPO 4 2- Ione Idrogeno -fosfato H 2 PO 4 - Ione Diidrogeno -fosfato HCO 3 - Ione Idrogeno -carbonato HSO 4 - Ione Idrogeno -solfato HSO 3 - Ione Idrogeno -solfito Nomenclatura corrente: prefisso bi Bicarbonato, bisolfato, bisolfito 29

30 Ioni Monoatomici Quello che resta di un idracido per perdita di atomi di idrogeno Gli ioni monoatomici (costituiti da un solo atomo) fanno seguire alla radice dell elemento la desinenza uro. Comunque la desinenza uro si utilizza, ad eccezione dell O anche per tutti gli anioni monoatomici H - Ione idruro C 4- Ione carburo N 3- Ione nitruro P 3- Ione fosfuro S 2- Ione solfuro Se 2- Ione seleniuro F - Ione fluoruro Cl - Ione cloruro Br - Ione bromuro I - Ione ioduro 30

31 SALI BINARI Sono composti ionici, formati da un metallo e da un non metallo, che derivano dalla reazione tra un acido binario ed un idrossido Idrossido + acido binario sale binario + acqua NaOH + HCl NaCl + H 2 O 2Fe(OH) 3 + 3H 2 S Fe 2 S 3 + 6H 2 O 31

32 Nomenclatura tradizionale a) se il metallo ha un solo numero di ossidazione: nome non metallo terminante in URO + di nome metallo Ad es. cloruro di sodio (NaCl), fluoruro di potassio (KF); b) se il metallo ha due numeri di ossidazione: nome non metallo terminante in URO + nome metallo con desinenza OSO, per il numero di ossidazione minore. Ad es. cloruro ferroso FeCl 2 (+2); nome non metallo terminante in URO + nome metallo con desinenza ICO, per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. cloruro ferrico FeCl 3 (+3). Nomenclatura ufficiale Si scrive il nome del non metallo, terminante in URO, cui segue di ed il nome del metallo; ciascuno nome viene preceduto dai soliti prefissi riferiti al numero di atomi di ciascun elemento. Ad esempio: FeCl 2 dicloruro di ferro; FeCl 3 tricloruro di ferro; NaCl cloruro di sodio; Al 2 S 3 trisolfuro di dialluminio; Li 2 S solfuro di dilitio. 32

33 SALI TERNARI Sono composti ionici, formati da metallo, non metallo ed ossigeno, che derivano dalla reazione tra un acido ternario ed un idrossido Idrossido + acido ternario sale ternario + acqua KOH + HClO KClO + H 2 O 3Ca(OH) 2 + 2H 3 BO 3 Ca 3 (BO 3 ) + 6H 2 2 O 33

34 Nomenclatura tradizionale Si indica per primo il nome dell anione poliatomico derivante dalla decomposizione dell acido, cui segue il nome del catione metallico Se il metallo ha un solo numero di ossidazione lo si indica con di + nome metallo Se il metallo ha due numeri di ossidazione si utilizzano le solite desinenze OSO per il numero di ossidazione minore ed ICO per il numero di ossidazione maggiore. Ecco alcuni esempi: CaCO 3 carbonato di calcio FeCO 3 carbonato ferroso Fe 2 (CO 3 ) 3 carbonato ferrico Na 2 SO 3 solfito di sodio Na 2 SO 4 solfato di sodio Cu 2 SO 4 solfato rameoso CuSO 4 solfato rameico KClO ipoclorito di potassio KClO 2 clorito di potassio KClO 3 clorato di potassio KClO 4 perclorato di potassio Sn(BrO) 2 ipobromito stannoso Sn(BrO 4 ) 4 perbromato stannico 34

35 Nomenclatura ufficiale Nome del non metallo, terminante in ATO (seguito tra parentesi dal suo numero di ossidazione), + di ed il nome del metallo (seguito tra parentesi dal suo numero di ossidazione, qualora ne abbia più di uno). Con le solite desinenze, si indicano poi il numero di atomi di ossigeno presenti nell anione ed il numero di atomi del metallo. Ecco alcuni esempi: CaCO 3 triossocarbonato (4) di calcio FeCO 3 triossocarbonato (4) di ferro (2) Fe 2 (CO 3 ) 3 triossocarbonato (4) di di ferro (3) Na 2 SO 3 triossosolfato (4) di di sodio Na 2 SO 4 tetraossosolfato (6) di di sodio Cu 2 SO 4 tetraossosolfato (6) di di rame (1) CuSO 4 tetraossosolfato (6) di rame (2) KClO ossoclorato (1) di potassio KClO 2 diossoclorato (3) di potassio Sn(BrO) 2 ossobromato (1) di stagno (2) Sn(BrO 4 ) 4 tetraossobromato (7) di stagno (4) 35

36 ELEMENTI METALLI I, II, III, Sn, Pb, Bi blocco d e blocco f SEMIMETALLI Zn, Al, Si, Ge, As. Sb NON METALLI B, C, N, P, VI, VII + ossigeno OSSIDI + ossigeno OSSIDI ANFOTERI + ossigeno ANIDRIDI + acqua IDROSSIDI + acqua IDROSSIDI + acqua ACIDI OSSIGENATI + acqua ACIDI OSSIGENATI OSSIGNATI idrossidi + acidi ossigenati SALI 36