LA NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI INORGANICI

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1 LA NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI INORGANICI La nomenclatura dei composti chimici comprende l insieme di regole che permettono di indicare con certezza un composto attribuendogli un nome e una formula chimica. Le formule chimiche si costruiscono utilizzando i simboli chimici, opportuni indici numerici ed eventualmente altri segni grafici. Possono essere di 2 tipi: 1. formule brute o grezze: indicano quali e quanti atomi costituiscono un determinato composto. Per esempio, H 2 SO 4 indica che la molecola dell acido solforico è formata da 2 atomi di idrogeno, 1 atomo di zolfo e 4 atomi di ossigeno. 2. formule di struttura: mostrano anche la disposizione spaziale degli atomi che costituiscono la molecola del composto e anche il tipo di legami che li unisce. Es: O=C=O molecola lineare dove gli atomi di ossigeno sono legati all unico atomo di carbonio per mezzo di legami covalenti doppi. O H H molecola a forma di V, dove i 2 atomi di idrogeno sono legati all unico atomo di ossigeno per mezzo di legami covalenti semplici. Il numero di ossidazione In un composto, gli atomi, uguali o diversi, che lo costituiscono si uniscono mediante legami chimici che si formano grazie a trasferimento o condivisione di elettroni. Questi spostamenti di elettroni possono modificare la nube elettronica che circonda ciascun atomo e fargli quindi assumere una parziale o totale carica elettrica negativa o positiva, a seconda che, nella formazione dei legami, quell atomo attiri su di sé o allontani da sé gli elettroni di legame. La carica parziale o totale che un atomo così assume è indicata come numero (o stato) di ossidazione. Normalmente un atomo è neutro perché possiede un ugual mumero di protoni e di elettroni. Perciò la carica elettrica che l atomo possiede allo stato elementare (= quando sta da solo) è nulla; il suo numero di ossidazione è zero. Ma quando un atomo di un elemento si lega ad un altro per formare un legame, può assumere una diversa carica elettrica totale (se il legame è ionico) o parziale (se il legame formatosi è covalente polare). All interno di una stessa molecola, se un atomo attira su di sé gli elettroni di legame, vuol dire che ci sarà uno o più altri atomi che avranno allontanato da sé gli elettroni di legame, perciò è ovvio che la somma dei numeri di ossidazione degli atomi presenti in una molecola neutra deve risultare nulla. Nella costruzione di una formula chimica è indispensabile conoscere i numeri di ossidazione di tutti gli elementi presenti nel composto per poter scrivere ciascun elemento con un opportuno indice numerico, tenendo presente che, nell insieme, la somma dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi presenti deve essere, appunto, zero.

2 I numeri di ossidazione più comuni di tutti gli elementi sono indicati nella tavola periodica fornita in fotocopia ed è bene impararli a memoria, ma può essere utile ricordare anche le seguenti regole: 1. Un elemento può avere più numeri di ossidazione (n.o.) 2. Tutte le sostanze allo stato elementare hanno n.o. = 0 3. Il n.o. è negativo quanto un atomo acquista elettroni, è positivo quando li perde. 4. Il n.o. di uno ione monoatomico (Es. Na +, Ca 2+, Cl ) è uguale alla carica dello ione. 5. Il n.o. dell idrogeno è sempre +1 tranne che negli idruri metallici dove è Il n.o. dell ossigeno è sempre 2, tranne che nei perossidi (1) e nel legame con il fluoro (+2). 7. Il n.o. del fluoro è sempre La somma dei n.o. nelle molecole neutre è 0; negli ioni poliatomici (es. SO 4 2 ) è pari alla carica risultante scritta in alto a destra. 9. Il n.o. degli elementi del primo gruppo del sistema periodico e sempre +1, il n.o. degli elementi del secondo gruppo è sempre +2. Le principali famiglie di composti Combinandosi fra loro, gli elementi formano vari tipi di composti, alcuni sono detti binari perché formati solo da due elementi, altri detti ternari perché formati da tre elementi diversi. 1. Ossidi basici metallo + ossigeno 2. Ossidi acidi (o Anidridi) non metallo + ossigeno 3. Perossidi idrogeno o metallo + gruppo perossidico O O 4. Idruri metallici metallo + idrogeno 5. Idruri non metallici C, N, P, + idrogeno 6. Idrossidi metallo + ioni idrossido (OH ) 7. Idracidi idrogeno + non metallo del 7 gruppo, oppure S o C N 8. Ossiacidi (acidi ossigenati) idrogeno + non metallo + ossigeno 9. Sali ione positivo (catione) + ione negativo (anione) Come denominare un composto Nel 1961, una commissione internazionale composta da chimici, lo IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), cominciò un lavoro di revisione della nomenclatura, stabilendo una serie di regole in modo che i nomi dei composti chimici fossero gli stessi in tutti i Paesi del mondo, fossero facilmente riconoscibili e ricavabili anche da chi non avesse mai sentito parlare in precedenza di una data molecola. Infatti, tali regole prevedono di indicare un determinato composto con un nome base (es. ossido, idrossido, acido) corredato da prefissi per indicare il numero degli atomi con cui ogni elemento compare nella formula. I prefissi utilizzati sono i seguenti: di = 2, tri = 3, tetr(a) = 4, pent(a) = 5, esa = 6, ept(a) = 7. Il prefisso mono = 1 viene in genere omesso. Oltrechè in base a queste regole, però, molti composti vengono ancora indicati con altri nomi derivati da una nomenclatura tradizionale che sono talmente radicati nell uso comune che risulta quasi impossibile sostituirli. È necessario, pertanto, conoscere anche le regole della nomenclatura tradizionale per individuare con esattezza un composto, dato

3 che spesso nei testi di chimica si possono incontrare anche queste vecchie denominazioni. Inoltre, un altro modo per indicare un composto è la notazione di Stock che è usata soprattutto per i composti dei metalli. Questa denominazione tiene conto del numero di ossidazione del metallo che viene indicato da un numero romano scritto tra parentesi in basso a destra del simbolo chimico. Es. Ossido di ferro (III) Fe 2 O 3. Ossidi basici La loro formula si scrive iniziando con il simbolo del metallo seguito da quello dell ossigeno, attribuendo ai due elementi gli opportuni indici in base al numero di ossidazione, in modo che la somma algebrica dei numeri di ossidazione sia zero. Es. Na 2 O CaO Al 2 O 3 Per assegnare il nome al composto si utilizza ossido di seguito dal nome del metallo quando il metallo ha un solo numero di ossidazione. Se il metallo, presentando due numeri di ossidazione, può formare due composti diversi, questi vengono indicati secondo la nomenclatura IUPAC con i prefissi numerali greci, oppure con la notazione di Stock, utilizzando i numeri romani, o, infine, secondo la nomenclatura tradizionale con le desinenze oso quando il metallo presenta il numero di ossidazione più basso e ico quando è presente con il numero di ossidazione più alto. Es. FeO = ossido ferroso Fe 2 O 3 = ossido ferrico Formula Nomenclatura tradiz. Notazione di Stock Nomenclatura IUPAC Na 2 O Ossido di sodio Ossido di sodio Ossido di sodio FeO Ossido ferroso Ossido di ferro (II) Ossido di ferro Cu 2 O Ossido rameoso Ossido di rame (I) Ossido di dirame Fe 2 O 3 Ossido ferrico Ossido di ferro (III) Triossido di diferro CuO Ossido rameico Ossido di rame (II) Ossido di rame PbO Ossido piomboso Ossido di piombo (II) Ossido di piombo PbO 2 Ossido piombico Ossido di piombo (IV) Diossido di piombo Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi

4 Ossidi acidi (o Anidridi) Sono composti binari formati da un non metallo (o da un metallo di transizione con alto numero di ossidazione, per es. Cr con n.o. = 6) e l ossigeno. Sono detti acidi perché possono reagire con l acqua formando sostanze acide. La formula si scrive iniziando con il non metallo seguito dall ossigeno, con gli opportuni indici numerici. Per il nome, nella nomenclatura tradizionale si usa ancora il termine anidride seguito dall aggettivo riferito al non metallo con la desinenza osa o ica quando il non metallo presenta solo due n.o. Es. anidride solforosa SO 2 con n.o.zolfo = +4 e anidride solforica SO 3 con n.o. zolfo = +6. Se il non metallo presenta più n.o., oltre alle desinenze, bisogna utilizzare anche determinati prefissi: se il n.o. del non metallo è si avrà +1 o + 2 anidride ipo....osa +3 o + 4 anidride...osa +5 o + 6 anidride.ica +7 anidride per...ica Per quanto riguarda la nomenclatura IUPAC valgono le regole già indicate per gli ossidi, compreso il nome base che è sempre ossido. La notazione di Stock per questi composti non è usata. Formula Nomenclatura tradizionale Nomenclatura IUPAC CO Anidride carboniosa (mon)ossido di carbonio (termine poco usato) CO 2 Anidride carbonica Diossido di carbonio N 2 O 3 Anidride nitrosa Triossido di diazoto N 2 O 5 Anidride nitrica Pentossido di diazoto P 2 O 3 Anidride fosforosa Triossido di difosforo P 2 O 5 Anidride fosforica Pentossido di difosforo Cl 2 O Anidride ipoclorosa Ossido di dicloro Cl 2 O 3 Anidride clorosa Triossido di dicloro Cl 2 O 5 Anidride clorica Pentossido di dicloro Cl 2 O 7 Anidride perclorica Eptossido di dicloro Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi

5 Perossidi Per questi composti si usa la denominazione: perossido di. Es. perossido di idrogeno (acqua ossigenata) H 2 O 2 Perossido di sodio Na 2 O 2 Idruri Nella formula si scrive prima il metallo o il non metallo e poi l idrogeno. Nella nomenclatura IUPACi il nome è formato da idruro di corredato dagli opportuni prefissi. Nella nomenclatura tradizionale, oltre alla denominazione idruro di si possono trovare nomi particolari ancora oggi molto usati. Formula Nomenclatura tradizionale Nomenclatura IUPAC NaH Idruro di sodio Idruro di sodio CaH 2 Idruro di calcio Diidruro di calcio AlH 3 Idruro di alluminio triidruro di alluminio NH 3 ammoniaca Triidruro di azoto PH 3 fosfina Triidruro di fosforo AsH 3 arsina Triidruro di arsenico CH 4 metano Tetraidruro di carbonio SiH 4 silano Tetraidruro di silicio B 2 H 6 diborano Esaidruro di diboro Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi Idrossidi Sono composti ionici ternari formati da un catione metallico e da tanti ioni idrossido (OH ) quanti ne occorrono per neutralizzare la carica del catione. Nella formula si scrive prima il metallo e poi il gruppo OH. Es. NaOH Ca (OH) 2 Generalmente per questa classe di composti si utilizza la nomenclatura tradizionale con le regole già illustrate per gli ossidi e il nome si ottiene completando la parola idrossido con l aggettivo riferito al metallo. Formula Nomenclatura tradizionale Nomenclatura IUPAC NaOH idrossido di sodio (o sodico) idrossido di sodio Ca(OH) 2 idrossido di calcio diidrossido di calcio Fe(OH) 2 Idrossido ferroso Diidrossido di ferrp Fe(OH) 3 idrossido ferrico triidrossido di ferro Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi

6 Idracidi Gli elementi del VII gruppo (gli alogeni), lo zolfo e il gruppo cianuro (CN ) formano con l idrogeno composti binari a carattere acido detti idracidi. In questi composti l idrogeno ha sempre n.o. = +1. Nella scrittura della formula l idrogeno va scritto per primo: Es. HCl HCN Il nome degli idracidi si ottiene usando la parola acido seguita da un aggettivo riferito al non metallo con la desinenza idrico. Quindi HF è l acido fluoridrico H 2 S è l acido solfidrico e così via. Con la nomenclatura IUPAC questi composti si indicano con l aggettivo riferito al non metallo con la desinenza uro seguito da di idrogeno. Es. HCl = cloruro di idrogeno H 2 S = solfuro di diidrogeno I radicali acidi Sia gli idracidi sia gli ossiacidi che verranno trattati più avanti in acqua possono perdere tutti o in parte gli idrogeni presenti nella loro molecola, formando un residuo, detto radicale acido. Il radicale acido è uno ione negativo (anione) che si forma perché, nel distacco degli idrogeni, gli elettroni che questi ultimi avevano usato per formare i legami, restano al residuo, facendogli acquistare una o più cariche negative (vedi tabelle 1 e 2). TAB. 1 IDRACIDI E ANIONI CORRISPONDENTI Composto Nomenclatura tradizionale Radicale acido (anione) ottenibile dall acido Denominazione dell anione HF Acido fluoridrico F Ione fluoruro HCl Acido cloridrico Cl Ione cloruro HBr Acido bromidrico Br Ione bromuro HI Acido iodidrico I Ione ioduro H 2 S Acido solfidrico S 2 HS Ione solfuro Ione idrogenosolfuro HCN Acido cianidrico CN Ione cianuro

7 Gli ossiacidi Gli ossiacidi sono acidi inorganici contenenti ossigeno che derivano dalla reazione tra l ossido di un non metallo (tradizionalmente chiamato anidride) e l acqua. Sono composti ternari nella cui formula prima si scrive l idrogeno, quindi il simbolo dell elemento non metallico e infine l ossigeno. Es. H 2 SO 4 La nomenclatura tradizionale prevede le stesse regole già viste per le anidridi. Si usa il termine acido seguito dalla radice dell elemento nonmetallico con gli stessi suffissi (e prefissi) già visti per le anidridi. Es.: H 2 SO 4 = acido solforico (lo zolfo ha qui n.o. +6) Anche la nomenclatura IUPAC prevede l uso del termine acido, seguito dall indicazione del numero di atomi di ossigeno con l opportuno prefisso seguito dal termine osso e quindi la radice del nonmetallo con il suffisso ico. Es.: H 2 CO 3 = acido triossocarbonico. TAB. 2 OSSIACIDI E ANIONI CORRISPONDENTI Composto H 2 CO 3 Nomenclatura tradizionale Acido carbonico Radicale acido (anione) ottenibile dall acido CO 3 2 HCO 3 Denominazione dell anione Ione carbonato Ione idrogenocarbonato o bicarbonato HNO 2 Acido nitroso NO 2 Ione nitrito HNO 3 Acido nitrico NO 3 Ione nitrato Ione solfito H 2 SO 3 Acido solforoso SO 3 2 HSO 3 SO 4 2 Ione idrogenosolfito o bisolfito Ione solfato H 2 SO 4 Acido solforico HSO 4 Ione idrogenosolfato o bisolfato 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 PO 3 4 Ione fosfato H 3 PO 4 Acido fosforico 2 HPO 4 Ione idrogenofosfato H 2 PO 4 Ione diidrogenofosfato H 3 PO 3 Acido fosfonico 2 HPO 3 Ione fosfonato H 3 PO 2 o fosforoso* Acido fosfinico o ipofosforoso* * vecchia denominazione, oggi poco usata. H 2 PO 2 o fosfito* Ione fosfinato o ipofosfito*

8 Sali I sali sono composti ionici molto comuni e noti e si formano per mezzo di molte reazioni diverse. Un esempio può essere la reazione tra un ossido basico e un anidride, oppure la reazione tra un acido e un idrossido. Un sale è perciò costituito da una parte metallica (il catione o ione positivo) e una parte nonmetallica (l anione o radicale acido). Nella formula si scrive prima il catione e poi l anione con gli opportuni indici in modo che la somma algebrica delle cariche degli ioni sia zero. Es. CaCl 2 Al 2 (SO 4 ) 3 Il nome di un sale nella nomenclatura tradizionale è dato dal nome del radicale acido completo di prefissi e suffissi, seguito dal nome dello ione positivo con i suffissi oso e ico a seconda del n.o. del metallo. Per il momento, la nomenclatura IUPAC per i sali non verrà illustrata. Qui di seguito sono riportate le tabelle con i più comuni cationi e anioni con cui poter formare molti sali. TABELLA 1 I principali cationi H + ione idrogeno Fe 2+ ione ferro (II) Fe 3+ ione ferro (III) Sn 4+ ione stagno (IV) Li + ione litio Sn 2+ ione stagno (II) Cr 3+ ione cromo (III) Pb 4+ ione piombo (IV) Na + ione sodio Mg 2+ ione magnesio Al 3+ ione alluminio Ti 4+ ione titanio K + ione potassio Ca 2+ ione calcio Bi 3+ ione bismuto Ag + ione argento Sr 2+ ione stronzio Cu + ione rame (I) Ba 2+ ione bario NH + 4 ione ammonio Cu 2+ ione rame (II) Hg + ione mercurio (I) Pb 2+ ione piombo (II) Hg 2+ ione mercurio (II) Mn 2+ ione manganese (II) Co 2+ ione cobalto (II) Ni 2+ ione nichel Cd 2+ ione cadmio

9 TABELLA 2 I principali anioni H idruro O 2 ossido N 3 nitruro F fluoruro S 2 solfuro 3 PO 4 fosfato Cl cloruro 2 O 2 perossido Br bromuro 2 SO 4 solfato I ioduro 2 SO 3 solfito CN cianuro 2 CO 3 carbonato OH idrossido 2 CrO 4 cromato SH idrogenosolfuro 2 Cr 2 O 7 dicromato ClO 4 perclorato 2 HPO 4 idrogenofosfato ClO 3 clorato 2 PHO 3 fosfonato (fosfito) ClO 2 clorito 2 MnO 4 manganato ClO ipoclorito NO 3 nitrato NO 2 nitrito CH 3 COO acetato MnO 4 permanganato HSO 4 idrogenosolfato (bisolfato) HSO 3 idrogenosolfito (bisolfito) HCO 3 Idrogenocarbonato (bicarbonato) H 2 PO 4 diidrogenofosfato PH 2 O 2 fosfinato (ipofosfito) Es.: Carbonato di calcio = CaCO 3 Solfito di sodio = Na 2 SO 3 Permanganato di potassio = KMnO 4 Idrogenocarbonato di ammonio = NH 4 HCO 3 Adesso continua tu:

10 Schema generale delle reazioni di preparazione dei principali composti inorganici METALLO NON METALLO + ossigeno + ossigeno OSSIDO +idrogeno ANIDRIDE + idrogeno + acqua + acqua IDROSSIDO + OSSIACIDO IDRURO IDRACIDO SALE