COMPOSTI CHIMICI E NOMENCLATURA

Transcript

1 COMPOSTI CHIMICI E NOMENCLATURA Nomenclatura tradizionale: Nomenclatura ufficiale (o IUPAC): Prevede l uso di prefissi e suffissi, in base al numero di ossidazione dei vari elementi. Noi considereremo solo alcuni elementi e solo alcuni numeri di ossidazione. 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 n atomi prefisso 2 bi (o di) 3 tri 4 tetra 5 penta 6 esa 7 epta

2 NUMERO DI OSSIDAZIONE E 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 N +1 H H +1 H H H Il numero di ossidazione non è una carica reale, bensì fittizia, attribuitaa ciascun elemento in un composto

3 REGOEL PER DETERMINARE I NUMERI DI OSSIDAZIONE 1) Tutte le sostanze allo stato elementare hanno numero di ossidazione zero 2) Negli ioni monoatomici gli elementi hanno numero di ossidazione uguale alla carica ionica 3) L idrogeno ha sempre numero di ossidazione +1 oppure -1; 4) L ossigeno ha sempre numero di ossidazione -2; 5) Gli elementi del primo gruppo (tranne l idrogeno) hanno sempre +1 ; 6) Gli elementi del secondo gruppo hanno sempre +2 ; 7) Gli elementi del terzo gruppo hanno sempre +3 ; 8) 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, oppure è uguale alla carica ionica, se il composto è uno ione poliatomico o radicale.

4 CALCOLO DEL NUMERO DI OSSIDAZIONE DI UN ELEMENTO IN UN COMPOSTO Per la determinazione del numero di ossidazione di un elemento in un composto devono essere ben chiare le regole per determinare i numeri di ossidazione. Vediamo come si determina il numero di ossidazione del cloro (Cl) nel Cl 2 O: 1)Sopra all elemento di cui si deve determinare il numero di ossidazione si mette una x (che Indica l incognita) 2) dell altro elemento deve essere noto il numero di ossidazione, in questo caso sappiamo che l ossigeno (O) ha sempre numero di ossidazione -2 3) Sappiamo anche che la somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi di tutti gli elementi presenti in un composto neutro è uguale a zero 4) Possiamo impostare l equazione di primo grado il questo modo: a) la somma dei numeri di ossidazione degli elementi del composto e: 2x + (-2) questa deve essere uguale a zero. Avremo quindi 2x + (-2) = 0 N.B. la x va moltiplicata per 2 perché ci sono due atomi di cloro, lo si vede dall indice stechiometrico Cl x 2 Ō x-2=0 x=1 Cl 2 Ō Risolvendo l equazione di primo grado avremo che x =1 cioè il numero di ossidazione del Cl Nel composto Cl 2 O è +1

5 ESERCIZIO Determinare il numero di ossidazione del Cl (cloro) nel composto HCl Nel caso in cui il composto fosse formato da tre elementi il discorso non cambia, l unica differenza è che devono essere noti i numeri di ossidazione di due elementi: ESEMPIO Determinare il numero di ossidazione dello zolfo (S) nel composto H 2 SO 4 Sopra allo S si mette la x, sappiamo che l H ha sempre numero di ossidazione +1 e l O ha sempre numero di ossidazione -2 avremo quindi: +1 x -2 H 2 SO 4 Sappiamo che la somma dei numero di ossidazione di tutti gli elementi che formano un composto neutro è uguale a zero quindi si ha: 2(+1) + x + 4(-2) = x + (-8) =0 2 + x -8 =0 x = +8-2 x = +6 Il numero di ossidazione dello S è +6

6 Vediamo come determinare il numero di ossidazione nel caso di composto carichi e non neutri. I composti carichi vengono definiti RADICALI e hanno una carica ionica Esempio CO 3 2- Carica ionica radicale La procedura da seguire è sempre la stessa l unica differenza è che la somma dei numeri di ossidazione degli elementi che formano un radicale è uguale alla carica ionica (non a zero come nei casi visti prima di composti neutri) Esempio Determinare il numero di ossidazione del C nel CO 3 2- x -2 CO 2- x+3(-2)=-2 x= CO 2-3 n ox. C Atomi di O n ox. O carica anione

7 DETERMINAZIONE DELLA FORMULA CHIMICA DI COMPOSTI BINARI NOTI I NUMERI DI OSSIDAZIONE Regola dello zaza Si ricava l indice stechiometrico di un elemento dal valore assoluto del numero di ossidazione dell elemento che gli sta accanto In pratica si incrociano gli indici ed i numeri di ossidazione Si deve tuttavia ricordare che: +2 2 Gli indici vanno generalmente CaŌ ridotti ai minimi termini; ridotti ai minimi termini; 2 2 L indice 1 si omette sempre; ESERCIZI Determinare la formula chimica dei seguenti composti formati da: 1)N (n ox +4) e H 2)H e O 3)S (n ox +6) e O 4)C (n ox +4) e O 5)Ca (n ox +2) e Cl (n ox +4) 6)H (n ox -1) e S (n ox +2) AlŌ K O 2 1 7

8 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 sodiona 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 piombosopbo (numero di ossidazione +2); ossido + nome metallo con desinenza ICO,per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. ossido piombicopbo 2 (numero di ossidazione +4). Nomenclatura IUPAC Si conta il numero di atomi di ogni elemento e si utilizzano i relativi prefissi, insieme al termine ossido di. Ad es. Na 2 O ossido didisodio; PbO ossido di piombo(+2); PbO 2 biossido di piombo(+4).

9 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(es. anidride carbonicaco 2 ) 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 solforosaso 2 (+4); anidride + nome non metallo con desinenza ICA,per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. anidride solforicaso 3 (+6).

10 c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come gli elementi del 7 gruppo (+1,+3,+5,+7): anidride IPOnome non metallo con desinenzaosaper il numero di ossidazione +1. Es. Cl 2 O anidrideipoclorosa; anidride + nome non metallo con desinenza OSA,per il numero di ossidazione +3. Es. anidride clorosacl 2 O 3 ; anidride + nome non metallo con desinenza ICA,per il numero di ossidazione +5. Es. anidride cloricacl 2 O 5 ; anidride PERnome non metallo con desinenzaicaper il numero di ossidazione +7. Es. Cl 2 O 7 anidrideperclorica; 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. Ad esempio: SO 2 biossido di zolfo(+4); SO 3 triossido di zolfo(+6) Cl 2 O ossido di dicloro(+1); Cl 2 O 3 triossido didicloro(+3); Cl 2 O 5 pentaossido didicloro(+5); Cl 2 O 7 eptaossido didicloro(+7).

11 REAZIONI CHIMICHE Quando più elementi chimici si uniscono insieme mediante uno o più legami chimici danno origine ad una reazione chimica o trasformazione chimica. In una reazione chimica si ha la vera e propria trasformazione della materia, cioè si parte da determinate sostanze che hanno delle caratteristiche chimiche ben precise e si arriva ad altre sostanze con caratteristiche chimiche del tutto differenti da quelle di partenza. Una reazione chimica generica si scrive nel modo seguente: A + B AB A eb prendono il nome di REAGENTImentre ABPRODOTTO, la freccia indica il verso della reazione Tutte le reazioni chimiche seguono il principio di CONSERVAZIONE DELLA MASSA cioè unacertaquantitàdireagentidaràlastessaquantitàdiprodottiamenochepartedella materia non si sia trasformata in energia. Ragionando in termini di numero di atomi se nei reagenti è presente un certo numero di atomi dell elemento A anche nei prodotti dovrò avere lo stesso numero di atomi dell elemento A.

12 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 -1.

13 SCRIVERE E BILANCIARE UNA REAZIONE Esempio: Scrivere la reazione che avviene tra ossidi di sodio e acqua 1)L ossido di sodio, come dice il nome, è un ossido e quando reagisce con l acqua forma un idrossido, più precisamente l idrossido di sodio 2)Posso iniziare a scrivere la reazione: Ossido di sodio Na 2 O + acqua H 2 O che danno come prodotto idrossido di sodio 3) Determino la formula dell idrossido di sodio: a) prima si scrive sempre il metallo (Na) poi il gruppo ossidrile (OH) che caratterizza tutti gli idrossidi b) Conoscendo i numeri di ossidazione del Na (+1) e dell OH (-1) posso subito dire che la formula dell idrossido di sodio è Na(OH) (regola dello zaza) 4) Si scrive la reazione chimica: Na 2 O + H 2 O Na(OH) 5) Si bilancia la reazione tenendo presente il principio di conservazione della massa e che non si possono assolutamente cambiare le formule dei composti. Questo significa che il bilanciamento andrà effettuato solo con i coefficienti stechiometrici

14 Na 2 O + H 2 O Na(OH) 1) IniziamoavederequantiatomidiNacisononeireagentiequantineiprodotti: 2atomidiNaneireagentieunoneiprodotti,questovuoldirechesefossecosìveramente la reazione non seguirebbe il principio di conservazione della massa, ma questo non può avvenireciòsignificachedovremmofareinmodocherisultino2atomidisodioanchenei prodotti. Basta mettere come coefficiente stechiometrico 2 davanti all Na(OH) Na 2 O + H 2 O 2 Na(OH) 2) Per gli altri atomi si fa lo stesso discorso fatto per il Na: ho due atomi di O nei reagenti e due nei prodotti, due atomi di H nei reagenti e due nei prodotti. La reazione scritta in questo modo segue il principio di esclusione della massa quindi è bilanciata. ESERCIZIO N.B. Scrivere 2Na(OH) significa dire che ci sono due molecole di Na(OH) 2Na(OH) = Na(OH) + Na(OH) Scrivere la reazione per la formazione dell idrossido di ferro partendo da ossido di ferro Fe 2 O 3 e acqua e bilanciarla.

15 OSSIACIDI o ACIDI TERNARI Sono composti ternari tra idrogeno, ossigeno ed un non metallo 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 CO 2 +H 2 O H 2 CO Per trovare la formula dell'ossoacido si deve scrivere a destra nell'ordine idrogeno, non metallo e ossigeno, mettendo per ognuno di questi elementi tanti atomi quanti ce ne sono a sinistra Cl 2 O 7 +H 2 O H 2 Cl 2 O 8

16 ESERCIZI 1) COSA SI INTENDE PER NUMERO DI OSSIRAZIONE? 2) Trova il numero di ossidazione dell'elemento scritto in grassetto mediante l'impostazione di un' equazione di primo grado: H 2 CO 3 ; H 2 NO 3 ; MgO; C 2 H 5 OH ; H 2 S; HClO 3 ; PO 4 2- ; NO 2-3)Determina la formula chimica dei seguenti composti COMPOSTO Numero di ossidazione NO N (+6) KS S (+2) AlS S (-2) BO CaCl Cl (-2) 4) Bilanciare le seguenti reazioni K 2 O+ H 2 O --> K(OH) Ca + O 2 --> CaO