Gruppo Elettroni più esterni Valenza IV 4 (2+2) 2, 4 V 5 (1+2+2) 1, 3, 5 VI 6 (2 +2+2) 2, 4, 6 VII 7 ( ) 1, 3, 5, 7

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1 REAZINI CHIMICHE E BILANCIAMENT - Prof. Enrico Maria Bruti La Valenza La valenza è il numero di legami che un atomo può formare. La valenza è in stretta relazione con il numero di elettroni presenti nel livello elettronico più esterno di un atomo. Disegnando la formula di Lewis di un atomo è immediato sapere quanti legami un atomo può formare. Essendo la configurazione elettronica una proprietà periodica, analizzando la Tavola Periodica è immediato sapere quanti legami un atomo può formare. Gruppo Elettroni più esterni Valenza I (H, Li ) 1 1 II (Be, Mg ) 2 2 III (B, Al ) 3 3 Dal quarto gruppo in poi possono presentarsi valenze multiple. Questo perché le coppie di elettroni che si trovano all interno di un orbitale non possono essere separate. In breve, colonne pari possono avere solo valenze pari e colonne dispari solo valenze dispari. Gruppo Elettroni più esterni Valenza IV 4 (2+2) 2, 4 V 5 (1+2+2) 1, 3, 5 VI 6 (2 +2+2) 2, 4, 6 VII 7 ( ) 1, 3, 5, 7 Solo l ssigeno, del 6 gruppo utilizza sempre e so lo 2 soli elettroni, quindi ha sempre valenza 2. Gli elementi dell 8 gruppo non reagiscono mai, qui ndi non hanno valenza. Numero di ossidazione Praticamente il numero di ossidazione (N) è una valenza con il segno. Rappresenta la valenza come se i legami fossero tutti ionici, cioè come se gli elettroni fossero tutti o ceduti o acquistati. Il calcolo del N è fondamentale per sapere la valenza di un elemento con valenza multipla. Quando si forma un legame chimico, se un atomo cede i suoi elettroni, un atomo diverso deve per forza acquistarli. Quindi il bilancio tra elettroni ceduti e acquistati deve essere sempre uguale a zero. Questo è il principio su cui si basa il calcolo del N. I metalli tendono sempre a cedere elettroni (sono elettropositivi), quindi il loro N è sempre positivo. L ossigeno acquista sempre gli elettroni, quindi ha N -2 (solo nei perossidi ha N -1). I non metalli acquistano o cedono a seconda che formino legami covalenti o ionici: semplicemente lo si calcola. Quindi la somma di tutti i numeri di ossidazione di una molecola neutra deve essere uguale a zero Esercizio: calcoliamo il N dello Zolfo nella seguente molecola: Na 2 S 3, indichiamo con X il N di S: Num. ss. di Na 2 * (+1) + 1 * (X) +3 * (-2) = 0 Atomi di N Atomi di Num. ss. di Atomi di Na +2 + X 6 = 0 X 4 = 0 X = + 4 Quindi in questa molecola S ha numero di ossidazione +4 e valenza 4. Cioè forma 4 legami. Nelle molecole ioniche, l equazione non sarà uguale a zero, ma uguale alla carica della molecola.

2 REAZINI CHIMICHE E BILANCIAMENT - Prof. Enrico Maria Bruti I CMPSTI CHIMICI ssidi Gli ossidi sono composti formati solo da due tipi di atomi: un elemento e l ossigeno. Se l elemento è un Metallo si ha un ssido basico. Se l elemento è un Non Metallo si ha un ssido acido (detto Anidride nella nomenclatura tradizionale). Si scrive sempre prima l elemento e dopo l ossigeno: Ca, Al 2 3, N 2 5. Idruri e Idracidi Sono composti formati solo da due tipi di atomi: un elemento e l idrogeno. Si scrive prima l elemento e poi l idrogeno. Es: NaH. Gli idruri formati con S, F, Cl, Br e I si comportano da acidi e si chiamano idracidi. Gli idracidi, come tutti gli acidi, si scrivono iniziando dall H e poi il non metallo: H 2 S, HF, HCl, HBr, HI. Gli idracidi sono detti anche acidi binari perché formati solo da due tipi di elementi. Idrossidi Sono composti formati da 3 tipi di atomi: metallo, ossigeno e idrogeno, caratterizzati dalla presenza del gruppo H finale. Un idrossido sarà sempre scritto nelle forma: Metallo(H) x, dove x è la valenza del metallo. Es: Ca(H) 2 Acidi ternari (ossiacidi o acidi ossigenati) Sono composti formati da 3 tipi di atomi: idrogeno, Non Metallo e ssigeno. La formula è sempre scritta in quest ordine. Tutti gli acidi iniziano sempre con l H. Es: HN 3 Sali binari I Sali sono composti caratterizzati dalla presenza contemporanea di un Metallo e un Non Metallo nella stessa molecola. I Sali binari sono formati solo da due tipi di elementi: un metallo e un non metallo. Prima si scrive il Metallo. Es: NaF. Sali ternari (Sali ossigenati) Sono composti formati da tre tipi di elementi: Metallo, Non Metallo e ssigeno. Sono sempre scritti in quest ordine. Es: NaN 3, K 2 S 4. Sali particolari Esistono altre classi di Sali che prendono nomi diversi a seconda della formula chimica. Se è presente uno o più H dopo il metallo si ha un Sale Acido. Es: NaHC 3. Se è presente dell acqua nella molecola si ha un Sale Idrato. Es: CuS 4. 5H 2 (il puntino se legge per. Quest acqua è detta acqua di cristallizzazione, perché viene inglobato nel reticolo cristallino quando il composto solidifica). Se sono presenti due metalli si ha un Sale Doppio. Es: NaMgP 4. I Sali doppi sono molto frequenti nelle rocce. Perossidi Sono ossidi particolari caratterizzati da un gruppo -- in cui l ossigeno è legato a se stesso. Contanto le valenze si vede che forma sempre 2 legami. Dal punto di vista del Num. Di ss, invece, si fa il conto che 2 ossigeni abbiano N -2, cioè: -2/2 = -1. Ecco perché si considera N.. = -1. Il perossido più conosciuto ed usato è l acqua ossigenata, di formula H 2 2.

3 REAZINI CHIMICHE E BILANCIAMENT - Prof. Enrico Maria Bruti LE FRMULE Quando si scrive una formula chimica tutte le valenze di ogni atomo devono essere collegate. Questa è la legge fondamentale per scrivere le formule corrette. In pratica ogni valenza deve incastrarsi con una valenza di un altro atomo. Se restano valenze volanti, o un atomo ha più valenze di quelle che dovrebbe avere, la formula è sbagliata. SSIDI e IDRURI Gli ossidi si formano sommando ssigeno ad un elemento. Gli idruri sommando H ad un elemento. Avendo l ossigeno sempre valenza II, con gli elementi a valenza pari basta fare in modo che il numero di valenza dell elemento sia uguale al numero di valenze dell ossigeno: Ca (II) e (II) si formerà il Ca S (VI) e (II) si formerà S 3 C (IV) e (II) si formerà C 2 Con elementi a valenza dispari basta invertire le valenze tra l elemento e facendole diventare il numero di atomi presenti nella molecola: Al (III) e (II) si avrà Al 2 3 (il 2 dell è diventato il pedice di Al e il 3 di Al è diventato il pedice di ) N (V) e (II) si avrà N 2 5 Discorso molto più semplice per gli idruri, dove l H ha sempre valenza 1, quindi la scrittura della formula è imediata. Es: Ca (II) e H (I) forma CaH 2. IDRSSIDI Si formano facendo reagire una ossido basico con l acqua. Gli idrossidi sono caratterizzati dal gruppo H, che ha una sola valenza libera. Quindi si scrive il metallo seguito da tanti H quanto è la valenza del metallo: NaH Ca(H) 2 Al(H) 3 ACIDI TERNARI Gli acidi ternari si ottengono semplicemente sommando tutti gli elementi di un ossido acido e l acqua, scrivendo gli elementi in ordine: H, Non Metallo, ssigeno. In caso di formula doppia la si deve dimezzare. Es: S 2 e H 2 darà H 2 S 3 N 2 5 e H 2 darà H 2 N 2 6 cioè due molecole di HN 3. (H 2 N 2 6 NN ESISTE in NATURA!!!!) SALI I Sali si formano dalla reazione di un acido con un idrossido. Il metallo va sempre a sostituire gli idrogeni dell acido, rispettando le valenze. Se si usa un acido binario si avrà un sale binario, se si usa un acido ternario si otterrà un sale ternario. Nella reazione tra acido e idrossido si forma sempre dell acqua come prodotto di reazione. Il metodo più semplice per eseguire correttamente la reazione tra un acido e un idrossido è quello detto del radicale anionico. Un acido è caratterizzato sempre dalla presenza di H. Poiché il metallo sostituisce solo gli H, si può semplificare la scrittura di un acido nascondendo tutto ciò che non interviene nella reazione. Quindi tutto ciò che non è H viene posto uguale ad A. A sarebbe il radicale anionico. Esempi: Acido Scrittura semplificata Valenza formaledi A HN 3 HA 1 H 2 S 4 H 2 A 2 H 3 P 4 H 3 A 3 A questo punto la reazione è esattamente simile alla formazione di un ossido, dove al posto dell ssigeno si avrà A con la valenza corrispondete a quanti H abbiamo tolto. Esempio: Ca (II) e A (III) darà Ca 3 (A) 2 sostituendo A con l acido della tabella avremo: Ca 3 (P 4 ) 2.

4 REAZINI CHIMICHE E BILANCIAMENT - Prof. Enrico Maria Bruti LE REAZINI CHIMICHE Una reazione chimica è una equazione che esprime la variazione dei legami chimici tra elementi o composti: A + B + C + D + E + F + Le sostanze a sinistra si chiamano Reagenti, le sostanze a destra si chiamano Prodotti. La freccia indica che si tratta di una reazione chimica che procede da sx a dx. In seguito (prossimo anno) si vedranno frecce anche in direzione opposta. Reazione chimica significa che i prodotti saranno sostanze diverse da quelle di partenza. vvero si romperanno dei legami chimici nei reagenti e se ne formeranno di nuovi nei prodotti. I numeri posti davanti alla molecola si chiamano coefficienti e moltiplicano TUTTA la molecola. Es: 2 Al 2 3 significa 2 molecole di ossido di alluminio, cioè 4 atomi di Al e 6 atomi di in tutto. Esiste una legge fondamentale della chimica, la legge di Lavoisier, detta anche Legge della Conservazione della Massa che afferma: La somma delle masse dei reagenti DEVE sempre essere uguale alla somma delle masse dei prodotti. Cioè: il numero di atomi presente nei reagenti deve essere lo stesso che ritroverò nei prodotti. Qualunque reazione chimica deve rispettare questa legge. Solo le reazioni nucleari non rispettano questa legge (se si considera solo la massa, in quanto in questo tipo di reazione parte della massa viene trasformata in energia). L operazione di sistemazione delle masse è detta BILANCIAMENT. BILANCIAMENT Il bilanciamento è inutile se non si sono scritti i prodotti della reazione in modo corretto. 1) La prima operazione è, dunque, quella di scrivere i prodotti della reazione correttamente, poiché non si dovrà più intervenire sulla loro formula, ma si potrà solo modificare quante molecole si formano; 2) Si inizia a bilanciare il metallo e/o il non metallo; 3) l acqua si bilancia sempre per ultima. gni volta che si cambiano dei coefficienti occorre rifare i calcoli delle masse usando una tabellina simile: Elemento 1 Elemento 2. R P Dove R sono i reagenti e P i prodotti. Può accadere di intervenire più volte sullo stesso elemento, ma alla fine il numero di atomi nella colonna R deve essere uguale al numero di atomi nella colonna P. Per la formazione di Sali è sufficiente bilanciare la formula scritta sotto forma di radicale anionico considerando il radicale A come un solo atomo. Si deve solo avere l accortezza alla fine di riscrivere la formula bilanciata sostituendo ad A il pezzo di molecola nascosto. E si formeranno tante molecole di acqua quanti saranno i gruppi H nei reagenti Esempio: Ca(H) 2 + HN 3 E un idrossido + acido ter.. che darà un sale ter. + acqua. Scrivo la formula come radicale anionico ed eseguo la reazione: Ca(H) 2 + HA Ca(A) 2 + H 2 ra bilancio: Ca(H) HA Ca(A) H 2 E riscrivo la formula: Ca(H) HN 3 Ca(N 3 ) H 2 R P Ca 1 1 A H 4 4

5 REAZINI CHIMICHE E BILANCIAMENT - Prof. Enrico Maria Bruti FRMULE DI STRUTTURA La formula di struttura di una molecola è un tipo di formula chimica che indica sia la natura degli atomi che compongono la molecola stessa, sia l'indicazione di come essi atomi sono legati tra loro, sia la disposizione spaziale degli stessi. È in effetti il miglior modo di rappresentare, su una superficie piana, la struttura atomica di una molecola. Per disegnare la formula di struttura di una molecola occorre innanzitutto conoscere la valenza di ciascun atomo. Nel cas o di un atomo con più valenze occorre colcolare il Numero di ssidazione come già visto. In seguito occorre disegnare il simbolo dell atomo con le sue valenze (sotto forma di trattini solidi) e collegarle con le valenze degli altri atomi che compongono la molecola. Note: Negli ossidi non c è mai un legame diretto tra due metalli o due non metalli. E sempre l ossigeno che fa da ponte: Al 2 3 Al Al Negli idrossidi è sufficiente disegnare il metallo al centro e collegare i gruppi H: Al(H) 3 H H Al H Negli acidi ossigenati il Non metallo è al centro. L idrogeno non è MAI attaccato direttamente al Non metallo, ma ha l ossigeno che fa da ponte: H 2 S 4 : H S H Nei Sali ternari è sufficiente disegnare la struttura dell acido e sostituire gli H con il metallo. In caso di più gruppi anionici, è il metallo a fare da ponte, sempre legato all ossigeno: Questo è MgS 4 S Mg Nel caso di Ca(N 3 ) 2 N Ca N NMENCLATURA All inizio dell Alchimia ogni composto chimico o elemento veniva chiamato con nomi di fantasia che si ispiravano all aspetto, al luogo di origine, al nome delle scopritore o al suo comportamento chimico. Al fine di razionalizzare il riconoscimento dei composti chimici e rendere universale la diffusione scientifica è stato creata un sistema di nomenclatura che si adattava perfettamente ai composti inorganici, ma risultava insufficiente, quando non errato, coi sistemi organici. A tale motivo il sistema di nomenclatura fu rivoluzionato alla fine degli anni 80 dallaiupac (International Union of Pure and Apllied Chemistry). Purtroppo la ricodifica del sistema organico finì con l interessare anche i composti inorganici, avendo

6 REAZINI CHIMICHE E BILANCIAMENT - Prof. Enrico Maria Bruti purtroppo l effetto di peggiorare un codice che invece si adattava perfettamente alle esigenze di tutti i chimici. Quindi tutt ora per i composti inorganici esistono due sistemi di nomenclatura: la Tradizionale e la Iupac. Poiché tutti i laboratori, i chimici e soprattutto i cataloghi continuano ad utilizzare la Nomenclatura tradizionale, anche noi la utilizzeremo. ssidi acidi e basici Si chiamano semplicemente: ssido acido/basico di più il nome del metallo o non metallo seguito dalla valenza in numero romano (notazione di Stock). La notazione di Stock è obbligatoria per tutti quegli elementi che presentano una valenza multipla. Per cui Mg può essere chiamato semplicemente ssido basico di Magnesio, mentre As 2 3 deve essere chiamato ssido acido di Arsenico (III), in quanto se mi fermassi solo ad Arsenico non potrei scrivere la formula corretta, non sapendo la valenza. Gli ossidi acidi si chiamavano anche Anidridi, ma allora occorre seguire le stesse regole degli Acidi ssigenati descritte in seguito. Un esempio per tutti: C 2, anidride carbonica. Idrossidi Nomenclatura tra le più semplici. Si chiamano Idrossido di seguito dal nome del metallo e dalla valenza in numero romano come per gli ossidi basici. Mg(H) 2 è l idrossido di magnesio, mentre Pb(H) 4 è l idrossido di piombo (IV) Idracidi (acidi binari) Sono Acidi che terminano tutti in -idrico. Quindi HCl è Acido cloridrico, H 2 S acido solfidrico eccetera. Sali binari Si usa il nome del Non metallo con desinenza sempre -uro seguito dal nome del metallo. NaCl è il Cloruro di Sodio. KF è il Fluoruro di Potassio. KI è Ioduro di Potassio eccetera. Acidi ossigenati (o acidi ternari) Per gli acidi ossigenati occorre innanzitutto ricavare sempre la valenza del non metallo. Poi si utilizza il seguente schema: IP non metallo S non metallo S non metallo IC PER non metallo IC Valenza più bassa Valenza bassa Valenza alta Valenza più alta Nel caso di un elemento che non dispone di 4 valenze diverse, si parte sempre dalle valenze più basse. Solo con la IV colonna (2 sole valenze) si usano le due righe centrali. Esempio: HBr 4 Il Br è nella settima colonna, può avere 4 valenze diverse: 1, 3, 5 e 7. In questo composto ha valenza 7. Quindi devo usare la riga della valenza più alta. Il nome sarà: Acido PERbromIC. H 2 S 3 presenta lo zolfo con valenza 4. Lo zolfo ha 3 valenze: 2, 4 e 6. Con 4 devo usare la riga che corrisponde alla valenza bassa. Il nome sarà: Acido solfors. P.S: lo zolfo utilizza la radice latina del suo nome : solfor- (da sulfur), come l azoto utilizza nitr- (da nitrogenun). Quindi HN 3 sarà Acido nitric. Sali ossigenati (o Sali ossigenati) Si utilizza lo stesso criterio per gli acidi ossigenati, ma cambiano i prefissi e le desinenze e soprattutto si deve indicare il nome del metallo: IP non metallo IT non metallo IT non metallo AT PER non metallo AT Valenza più bassa Valenza bassa Valenza alta Valenza più alta Quindi KBr 4 diventa: PERbromAT di Potassio. Mg(N 3 ) 2 è il NitrAT di Magnesio. PbS 4 è il SolfAT di Piombo (II). CaC 3 è il CarbonAT di Calcio.