CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI

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1 CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI Valenza e numero di ossidazione La capacità di combinazione di un elemento è chiamata valenza, e corrisponde al numero di legami che un atomo di quell elemento forma in un composto. La valenza di un elemento non considera né la polarità dei legami chimici né gli ioni dei composti ionici, pertanto dai chimici è stata sostituita con il concetto di numero di ossidazione (n.o.) o stato di ossidazione, che è collegato all elettronegatività. Il numero di ossidazione, a differenza della valenza, può assumere valore positivo o negativo oppure zero. Il numero di ossidazione di un atomo in un composto covalente polare è la carica che l atomo assumerebbe se gli elettroni di legame venissero assegnati all atomo più elettronegativo. Alcuni elementi hanno numero di ossidazione fisso ; inoltre, mediante alcune regole pratiche è possibile assegnare il n.o. ad un elemento in un composto: - i metalli del gruppo 1A hanno n.o. = +1 - i metalli del gruppo 2A hanno n.o. = +2 - allo stato elementare (non combinato con altri elementi), tutti gli atomi hanno n.o. = 0 - il numero di ossidazione dell ossigeno è sempre -2, tranne nei perossidi (n.o. ossigeno = -1) e nel composto OF2 (dove n.o. ossigeno = +2) - il numero di ossidazione dell idrogeno è sempre +1, tranne negli idruri metallici (composti dove è combinato con un metallo, spesso del gruppo 1A o 2A) dove n.o. idrogeno = -1 - gli ioni monoatomici hanno n.o. coincidente con la loro carica elettrica - in un composto elettricamente neutro la somma dei n.o. di tutti gli atomi è = 0 - negli ioni poliatomici la somma dei n.o. di tutti gli atomi è uguale alla carica dello ione NUMERI DI OSSIDAZIONE PIU COMUNI

2 Classificazione e nomenclatura dei composti I principali composti inorganici posso essere classificati: - a seconda del tipo di legame chimico: composti molecolari (che presentano legami covalenti) composti ionici - a seconda di quanti tipi di elementi vi compaiono: composti binari (vi compaiono 2 elementi diversi) composti ternari (vi compaiono 3 elementi diversi) 1) Composti BINARI in cui è presente l IDROGENO: 1A) IDRACIDI 1B) IDRURI SALINI O IDRURI METALLICI 1C) IDRURI COVALENTI 1A) IDRACIDI I principali idracidi sono composti binari, covalenti, caratterizzati dalla presenza dell idrogeno come primo elemento e di un elemento del gruppo 7A (F, Cl, Br, I) o del gruppo 6A (S). 1B) IDRURI SALINI O IDRURI METALLICI I principali idruri salini (metallici) sono composti binari, ionici, caratterizzati dalla presenza di un metallo (in particolare del gruppo 1A-2A) seguito da idrogeno (n.o. = -1) Se il metallo è del gruppo 1A Se il metallo è del gruppo 2A LiH idruro di litio MgH2 idruro di magnesio NaH idruro di sodio CaH2 idruro di calcio KH idruro di potassio BaH2 idruro di bario 1C) IDRURI COVALENTI Sono composti covalenti, in cui l idrogeno si trova combinato con semimetalli o non metalli (soprattutto dei gruppi 4A-5A-6A). Alcuni di essi sono ancora denominati con i loro nomi classici come ad esempio: il metano (CH4) o l ammoniaca (NH3); anche l acqua (H2O) si potrebbe includere i questo gruppo.

3 2) Composti BINARI in cui è presente l OSSIGENO: 2A) OSSIDI BASICI O OSSIDI DEI METALLI (OSSIDI NELLA NOMENCLATURA TRADIZIONALE ) 2B) OSSIDI ACIDI O OSSIDI DEI NON METALLI (ANIDRIDI NELLA NOMENCLATURA TRADIZIONALE ) 2C) PEROSSIDI 2A) OSSIDI BASICI O OSSIDI DEI METALLI (OSSIDI NELLA NOMENCLATURA TRADIZIONALE ) Sono composti ionici costituiti da un metallo combinato con ossigeno (n.o. = -2). La formula di questi composti (come più in generale per i composti binari) può essere ricavata considerando i numeri di ossidazione degli elementi presenti. La formula si ottiene scrivendo il numero di ossidazione di un elemento (senza tener conto del segno) come indice dell altro elemento. Nel caso in cui gli indici siano multipli occorre dividere per il massimo comune divisore. Esempio: ossido di alluminio (dove n.o. Al = +3 e n.o. O = -2) Per gli ossidi in cui il metallo presenta più di un valore del numero di ossidazione occorre porre attenzione alla nomenclatura. Infatti, per assegnare il nome agli ossidi (e più in generale ai composti chimici) si dovrebbero applicare le regole proposte dalla IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry): in questo tipo di nomenclatura si esplicita il numero di atomi presenti per ciascun elemento utilizzando opportuni prefissi (mono-, di-, tri, ecc.). E tuttavia ancora ampiamente utilizzata la nomenclatura tradizionale, secondo la quale si aggiunge al nome del metallo il suffisso -oso (se si utilizza il numero di ossidazione più basso del metallo), oppure -ico (se si utilizza il numero di ossidazione più alto per il metallo). Infine, è anche possibile utilizzare la notazione di Stock, che fa seguire al nome del matallo un numero romano scritto tra parentesi, che corrisponde al numero di ossidazione del metallo.

4 Gli ossidi basici e si formano per reazione diretta (opportunamente bilanciata) tra il metallo e l ossigeno. 2B) OSSIDI ACIDI O OSSIDI DEI NON METALLI (ANIDRIDI NELLA NOMENCLATURA TRADIZIONALE ) Sono composti covalenti (molecolari) costituiti da atomi di non metallo e atomi di ossigeno. La nomenclatura IUPAC prevede la denominazione ossido e l uso dei prefissi per suggerire il numero di atomi di ciascun elemento: Con la nomenclatura tradizionale gli ossidi dei non metalli o ossidi acidi vengono invece chiamati anidridi (se un non metallo presenta più di un numero di ossidazione si usano i suffissi -osa e -ica in modo analogo agli ossidi basici). Vi sono non metalli che presentano più di due numeri di ossidazione; per esempio il cloro, che combinandosi con l ossigeno può avere n.o. +1, +3, +5, +7. In questo caso la nomenclatura tradizionale usa anche i prefissi -ipo (n.o. più basso) e -per (n.o. più alto). formula n.o. di Cl tradizionale IUPAC Cl2O Cl2O3 Cl2O5 Cl2O anidride ipoclorosa anidride clorosa anidride clorica anidride perclorica Monossido di dicloro Triossido di dicloro Pentossido di dicloro Eptossido di dicloro Bromo e iodio (appartenenti come il cloro al gruppo 7A), seguono, per i numeri di ossidazione che presentano, le stesse regole del cloro. Altri non metalli presentano più numeri di ossidazione, come per esempio l azoto (N), che forma con l ossigeno diversi composti (tra i quali l anidride nitrosa N2O3 dove N usa n.o. +3, e l anidride nitrica N2O5 dove N usa n.o. +5). In generale, gli ossidi acidi (anidridi) si formano per reazione diretta (opportunamente bilanciata) tra il non-metallo e l ossigeno:

5 2C) PEROSSIDI Sono composti binari in cui sono presenti due atomi di ossigeno legati tra di loro con legame covalente. In questi composti l ossigeno presenta n.o. = -1 Metallo gruppo 1A OSSIDI Metallo gruppo 1A PEROSSIDI Metallo gruppo 2A OSSIDI Metallo gruppo 2A PEROSSIDI Na2O ossido di litio Na2O2 perossido di litio CaO ossido di calcio CaO2 perossido di calcio K2O ossido di potassio K2O2 perossido di potassio BaO ossido di bario BaO2 perossido di bario 3) Sali binari Sono composti binari ionici, derivanti dagli idracidi (HF, HCl, HBr, HI, H2S), dove l idrogeno dell acido viene sostituito da un metallo. Nella nomenclatura di questi composti, il suffisso -idrico dell acido si tramuta in -uro. Idracido Nome idracido Sale binario Nome sale binario HCl Acido cloridrico NaCl Cloruro di sodio HF Acido fluoridrico MgF2 Fluoruro di magnesio H2S Acido solfidrico K2S Solfuro di potassio 4) Composti TERNARI di tipo molecolare: gli OSSIACIDI (ACIDI TERNARI) Sono composti ternari molecolari nella cui formula si scrive l idrogeno come primo elemento, segue un non metallo e quindi l ossigeno. Gli ossiacidi possono essere considerati come derivati dalla reazione delle anidridi con acqua. Nella nomenclatura tradizionale seguono il nome dell anidride da cui derivano (il non metallo conserva, nell ossiacido, lo stesso n.o. che aveva nell anidride):

6 5) Composti TERNARI ionici 5A) IDROSSIDI Sono composti ionici formati da un metallo (catione) seguito da uno o più gruppi OH (ione idrossido). Gli ioni OH presenti nella formula dell idrossido sono tanti quanti il numero di ossidazione del metallo. Per la nomenclatura si seguono le stesse regole degli ossidi basici. 5B) SALI DEGLI OSSIACIDI (SALI TERNARI) Dagli ossiacidi, per perdita di uno o più atomi di idrogeno, si ottengono ioni negativi (anioni). Gli anioni presentano una carica negativa per ogni idrogeno perduto dall ossiacido. I sali ternari o sali degli ossiacidi sono composti ionici che risultano dalla combinazione di un catione metallico con l anione dell ossiacido. Si noti che nella nomenclatura tradizionale vale la seguente regola: - nome dell acido in -oso l anione che da esso deriva e quindi il sale assume il suffisso -ito esempio: acido nitroso nitrito di sodio - nome dell acido in -ico l anione che da esso deriva e quindi il sale assume il suffisso -ato Esempio: acido nitrico nitrato rameico N.b.: in modo analogo per i sali binari, derivanti dagli idracidi (binari), il suffisso -idrico dell acido si tramuta in -uro (es.: acido cloridrico cloruro di sodio).