CHIMICA Dagli atomi alla trasformazioni NOMI E FORMULE DEI COMPOSTI

Transcript

1 CHIMICA Dagli atomi alla trasformazioni NOMI E FORMULE DEI COMPOSTI

2 Numero di ossidazione Il numero di ossidazione di un atomo in un composto rappresenta la carica (+ o -) che l atomo assumerebbe se gli elettroni di legame fossero attribuiti all atomo più elettronegativo O H H O C O H N H H 2

3 Per attribuire i numeri di ossidazione è sufficiente ricordare che: gli elementi più elettronegativi, in ordine decrescente, sono F, O, N, Cl, Br, S, I; i metalli hanno elettronegatività più bassa dei non metalli; l idrogeno ha un valore di elettronegatività intermedio tra quello dei metalli e quello dei non metalli. Elettronegatività metalli idrogeno non metalli

4 In pratica si assegna a ciascun elemento un numero di ossidazione che è uguale alla somma algebrica delle cariche che esso assume, calcolate attribuendo: carica 1 a ogni legame con atomi meno elettronegativi; carica +1 a ciascun legame con elementi più elettronegativi; +1 1 carica 0 a ogni legame con sé stesso. 0 0 Formule

5 Ci sono delle regole pratiche per attribuire il n.o. agli elementi presenti in un composto: 1. il n.o. degli elementi allo stato elementare (Fe metallico, H 2, O 2 ecc.) è sempre uguale a 0; 2. il n.o. dell ossigeno nei composti è sempre uguale a 2, a meno delle seguenti eccezioni: a. nei perossidi, dove c è il raggruppamento O O (per esempio nell acqua ossigenata H 2 O 2 ), ha n.o. = 1; b. nei legami con il fluoro, che è più elettronegativo, ha n.o. = +2; 3. il n.o. dell idrogeno è sempre +1, tranne quando è legato ad atomi meno elettronegativi, come quelli dei metalli, nel qual caso è 1; 4. il n.o. degli ioni monoatomici è uguale alla loro carica (+1per gli ioni dei metalli alcalini, +2 per quelli dei metalli alcalino-terrosi, 1 per gli ioni alogenuro ecc.); 5. Un elemento può assumere differenti n.o. in composti diversi, ma non maggiore del numero del gruppo a cui appartiene; [ ] Formule

6 6. la somma algebrica dei n.o. di ciascun atomo presente in una molecola è zero; 7. la somma algebrica dei n.o. di ciascun atomo presente in uno ione poliatomico è uguale alla sua carica. Formule

7 +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 7

8 2. Numero di ossidazione 8

9 Clicca per vedere la soluzione Clicca per vedere la soluzione Formule

10 Formule Clicca per vedere la soluzione

11 Clicca per vedere la soluzione Formule

12 3. Leggere e scrivere le formule più semplici La formula chimica di un composto mostra da quali elementi è formato. Gli indici numerici in posizione di pedici, indicano quanti atomi di ogni elemento sono presenti nella molecola. L elemento più metallico, i cationi e gli atomi con numero di ossidazione positivo, si scrivono per primi, a sinistra nella formula. Seguono l anione non metallico o poliatomico. Zn Cl - -> ZnCl 2 2 cariche + 2 cariche Nei composti binari, il n.o. del non metallo diventa l indice del non metallo e viceversa. 2Al O -2 -> Al 2 O 3 6 cariche + 6 cariche - 12

13 3. Leggere e scrivere le formule più semplici 6 cariche + 6 cariche - 13

14 I nomi delle sostanze La nomenclatura chimica è regolamentata da un associazione internazionale: la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Ancora oggi viene utilizzata spesso la nomenclatura tradizionale. Esiste anche la cosiddetta nomenclatura di Stock. 14

15 Nomenclatura tradizionale: Prevede l uso di prefissi (-oso,-ico, -ato, -ito) e suffissi (ipo-, per-), 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 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. 15

16 4. La classificazione dei composti inorganici La classificazione dei composti inorganici si basa sulle loro proprietà chimiche, in particolare sulla natura metallica o non metallica degli elementi costituenti e sulla reattività con acqua e ossigeno. Composti Elemento caratterizzante Classe Tipi di elementi Struttura della formula Esempio Binari Ossigeno Ossidi basici Metalli con ossigeno Me O CaO Ossidi acidi Non metalli con ossigeno nonme O SO 2 Idrogeno Idruri Metallo con idrogeno Me H LiH Idracidi Non metallo con idrogeno nonme H NH 3 Sali binari Metallo con non metallo Me nonme NaCl Ternari Idrogeno Ossigeno Idrossidi Metallo, ossigeno, idrogeno Me O H NaOH Ossiacidi Idrogeno, non metallo, ossigeno H nonme O HNO 3 Sali Metallo, non metallo, ossigeno Me nonme O CaSO 3 16

17 5. Composti binari dell ossigeno L ossigeno forma composti praticamente con tutti gli elementi della tavola periodica. Con i metalli forma ossidi basici, con i non metalli dà luogo a ossidi acidi (o anidridi). Negli ossidi l ossigeno ha numero di ossidazione 2 e si trova a destra nella formula (CO 2, MgO). L ossigeno forma anche degli ossidi particolari, detti perossidi, che contengono due atomi di ossigeno legati tra loro. Nei perossidi l ossigeno ha numero di ossidazione 1 e si trova a destra nella formula (H 2 O 2 ). 17

18 5. Composti binari dell ossigeno OSSIDI (o OSSIDI BASICI) Composti binari formati dall unione di un metallo con l ossigeno Poiché l ossigeno è molto più elettronegativo dei metalli, tutti gli ossidi sono composti ionici e quindi solidi a temperatura ambiente 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 n di ossidazione minore. Ad es. ossido piomboso PbO (numero di ossidazione +2); ossido + nome metallo con desinenza ICO, per il n di ossidazione maggiore. Ad es. ossido piombico PbO 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 di disodio; PbO ossido di piombo (+2); PbO 2 biossido di piombo (+4). 18

19 5. Composti binari dell ossigeno ANIDRIDI (o OSSIDI ACIDI) Composti binari formati dall unione di un non metallo con l ossigeno La differenza di elettronegatività tra l ossigeno e non metalli è piccola; le anidridi sono quindi composti covalenti più o meno polari, che a temperatura ambiente possono essere solidi, liquidi o gassosi. Nomenclatura tradizionale a) se il non metallo ha un solo numero di ossidazione : anidride + nome non metallo con desinenza ICA (es. anidride carbonica CO 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 solforosa SO 2 (+4); anidride + nome non metallo con desinenza ICA, per il numero di ossidazione maggiore. Ad es. anidride solforica S O 3 (+6). 19

20 5. Composti binari dell ossigeno c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come gli elementi del 7 gruppo (+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 IUPAC Anche i composti tra ossigeno e non metalli sono chiamati ossidi; Ad es.: SO 2 biossido di zolfo (+4); SO 3 triossido di zolfo (+6) Cl 2 O ossido 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). 20

21 6. Composti binari dell ossigeno 21

22 I composti binari dell idrogeno Gli idruri sono composti dell idrogeno con metalli. Negli idruri l idrogeno ha numero di ossidazione 1 e si trova a destra nella formula (es. CaH 2 ). Fanno parte della categoria degli idruri (i.covalenti) anche i composti con semimetalli o non metalli (IV,V gruppo)- es. CH 4, NH 3, PH 3 - in questi casi H ha numero di ossidazione +1 Gli idracidi sono composti formati da idrogeno e un non metallo : F, Cl, Br; I, S e Se. Negli idracidi l idrogeno ha numero di ossidazione +1 e si trova a sinistra nella formula (HF, HCl, HBr, H 2 S). 22

23 I composti binari dell idrogeno Nomenclatura tradizionale IDRURI Si utilizza il termine idruro di, con eventuale aggiunta della desinenza oso oppure ico quando il metallo presenta due diversi stati di ossidazione(cuh - idruro rameoso, CuH 2 idruro rameico). IDRACIDI Si aggiunge la desinenza idrico alla radice del nome del non metallo preceduta dal termine acido (HCl - acido cloridrico) Nomenclatura IUPAC Per tutti i composti si aggiunge la desinenza uro al nome dell elemento più elettronegativo. I prefissi mono-, di- e tri- indicano gli atomi presenti nel composto. (CaH2- diidruro di calcio, HCl-cloruro di idrogeno) 23

24 I composti ternari : idrossidi Sono costituiti da idrogeno, ossigeno e un metallo. Derivano dagli ossidi (Na 2 O+H 2 O>2NaOH). Sono caratterizzati dal gruppo monovalente OH (ione ossidrile) con numero di ossidazione -1. Nomenclatura Tradizionale Si sostituisce il termine ossido con il termine idrossido (NaOHidrossido di sodio), con eventuale aggiunta della desinenza -oso o -ico al nome del metallo (Fe(OH) 2 - idrossido ferroso, Fe(OH) 3 idrossido ferrico). Nomenclatura IUPAC Idrossido di seguito dal prefisso mono-,di-, e tri- a seconda del n di ossidrili (Cu(OH) 2 diidrossido di rame) 24

25 I composti ternari : ossiacidi (o ossoacidi) 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) CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 Per trovare la formula dell'ossiacido 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 25

26 I composti ternari : ossiacidi Nomenclatura tradizionale Il nome rispecchia quello della corrispondente anidride se il non metallo ha un numero di ossidazione : acido + nome non metallo con desinenza ICO (es. acido carbonico H 2 CO 3 ) se il non metallo ha due numeri di ossidazione si usa la desinenza OSO [acido solforoso H 2 SO 3 (+4)] per quello minore e ICO per quello maggiore [acido solforico H 2 SO 4 (+6)]. 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 ; 26

27 I composti ternari : ossiacidi I poliacidi si formano per combinazione di un ossido acido e 1, 2 o 3 molecole d acqua e prendono rispettivamente i prefissi meta-, piro- e orto-. 27

28 I composti ternari : ossiacidi Nella nomenclatura IUPAC, per tutti gli ossiacidi si utilizza lo stesso schema: HClO acido ossoclorico (I); HClO 2 acido diossoclorico (III); HClO 3 acido triossoclorico (V); HClO 4 acido tetraossoclorico (VII); H 2 SO 4 acido tetraossosolforico (VI); H 2 SO 3 acido triossosolforico (IV) Composti ternari

29 I composti ternari : ossiacidi 8. La nomenclatura dei composti ternari 29

30 SALI Tutti gli acidi visti, sia gli ossiacidi sia gli idracidi, possono perdere ioni H + : I nomi degli anioni derivano direttamente da quelli degli acidi, cambiandone i suffissi nei seguenti modi: Quando un acido contiene più di uno ione idrogeno, può formare anioni contenenti ancora atomi di idrogeno: In tal caso si fa precedere il nome dell anione dalla dizione mono-, di- idrogeno. Es. H 2 SO 4 > H + + HSO 4 - ione monoidrogeno solfato Composti ternari

31 Composti ternari Composti ternari (inizio)

32 I sali binari Sono composti ionici, formati da un metallo e da un non metallo (F, Cl, Br, I, S) che derivano dalla reazione tra un acido binario (o idracido) ed un idrossido HCl+NaOH >NaCl+H 2 O Si sostituisce alla desinenza idrico dell idracido la desinenza uro (NaCl cloruro di sodio). Si applica la desinenza -oso o -ico al metallo in caso di due numeri di ossidazione. Anche nella nomenclatura IUPAC si applica il suffisso uro all elemento che si trova a destra della formula Per trovare la formula del sale binario si deve innanzitutto scrivere la reazione di decomposizione in acqua dell idrossido e dell acido binario NaOH Na + +OH - HCl H + +Cl - Unendo graficamente il catione metallico con l anione non metallico si ottiene la formula del sale Unendo graficamente l ossidrile con lo ione H + si ottiene invece l acqua Se è necessario si deve infine bilanciare la reazione 32

33 Altri metodi di preparazione dei sali binari 1) metallo + non metallo sale binario ferro (s) + zolfo (s) solfuro ferroso (s) 2) metallo + acido sale + idrogeno zinco (s) + acido cloridrico (a) cloruro di zinco (a) + idrogeno (g) 33

34 I SALI TERNARI Sono composti costituiti da uno ione metallico e un anione formato da non metallo e ossigeno. Si possono ottenere dalla reazione tra un idrossido ed un ossiacido per sostituzione degli idrogeni dell ossiacido con un metallo. Idrossido + ossiacido sale ternario + acqua KOH + HClO KClO + H 2 O Per trovare la formula del sale ternario si deve sempre scrivere la reazione di decomposizione in acqua dell idrossido e dell acido ternario KOH K + +OH - Unendo graficamente il HClO H + +ClO - formula del sale catione metallico con l anione poliatomico si ottiene la Unendo graficamente l ossidrile con lo ione H + si ottiene invece l acqua Se è necessario si deve infine bilanciare la reazione 34

35 7. Le proprietà dei SALI composti TERNARI ternari Anione (radicale) 35

36 SALI acidi 7. Le proprietà dei composti ternari Se il sale non contiene né idrogeni né ossidrili si dice sale neutro. Se contiene idrogeni si chiama sale acido. Se contiene ossidrili viene chiamato sale basico La nomenclatura IUPAC prevede l uso della desinenza ato a cui vengono premessi nomi (mono)idrogeno, diidrogeno,... 36

37 Nomenclatura tradizionale Deriva dal nome dell acido corrispondente, variando prefissi e suffissi senza la parola acido, secondo lo schema : ossiacido sale ipo oso oso ico per ico ipo ito ito ato per ato 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 37

38 Nomenclatura IUPAC 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 (di.., tri... ecc.), 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) 38

39 Altri metodi di preparazione dei sali ternari 1) idrossido + anidride sale + acqua idrossido di sodio + anidride carbonica 2) ossido + anidride sale ossido di sodio + anidride carbonica 3) ossido + ossiacido sale + acqua ossido di sodio + acido carbonico carbonato di sodio + acqua carbonato di sodio carbonato di sodio + acqua 39

40 COMPOSTI CON OSSIGENO O COMPOSTI SENZA OSSIGENO H +METALLI + NON METALLI OSSIDI BASICI Na 2 O IUPAC: OSSIDO DI DISODIO ANIDRIDI CO 2 IUPAC: DIOSSIDO DI CARBONIO + METALLI ( ) + NON METALLI (VI e VII gruppo) +H 2 O IDROSSIDI Na 2 O+H 2 O>2NaOH IUPAC: IDROSSIDO DI SODIO +H 2 O OSSIACIDI CO 2 +H 2 O>H 2 CO 3 IUPAC: ACIDO TRIOSSOCARBONICO SALI TERNARI 2NaOH+H 2 CO 3 >Na 2 CO 3 +2H 2 O IUPAC: TRIOSSOCARBONATO(4) DI DISODIO IDRURI NaH IUPAC:IDRURO DI SODIO IDRACIDI HCl IUPAC: CLORURO DI IDROGENO SALI BINARI HCl+NaOH>NaCl+H 2 O IUPAC: CLORURO DI SODIO 40