Nomenclatura dei principali composti inorganici Ogni specie chimica viene indicata con un nome univoco, tutto questo per razionalizzare i nomi dei composti in modo che vi sia una correlazione univoca tra la formula di un composto ed il suo nome. Le regole della nomenclatura sono pubblicate dalla IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Esiste una nomenclatura tradizionale che e’ ancora utilizzata. 1 La tavola periodica viene ottenuta ordinando gli elementi in funzione della loro struttura elettronica (n° atomico) 2 SIMBOLOGIA DEGLI ELEMENTI CARICA IONICA NUMERO DI MASSA 32 16 NUMERO ATOMICO 2+ S2 NUMERO DI ATOMI 3 Composti neutri o ioni complessi a struttura covalente (il trasferimento di elettroni non é completo) legame covalente H-Cl con trasferimento parziale di elettroni da H a Cl H Hδ+-Clδ– Cl La carica di ciascun atomo dovrebbe essere espressa da un numero frazionario di difficile determinazione Composti ionici (il trasferimento di elettroni é completo) (+) Na : : legame ionico Na+Cl— con trasferimento totale di 1 elettrone da Na a Cl (-) •Cl • • • 4 La carica di ciascun atomo viene espressa da un numero intero Numero di ossidazione Definizione di numero di ossidazione (n.o.): il grado (o numero o stato) di ossidazione di un atomo in una sostanza è il numero di cariche positive o negative che l’atomo acquisisce formalmente quando gli si attribuiscono o gli si sottraggono gli elettroni di legame secondo determinate regole. FORMALISMO ADOTTATO: si schematizza il composto come completamente ionico ed si assegna gli elettroni di legame all’atomo più elettronegativo. Composti covalenti - Trasferimento elettronico non completo HCl attribuzione formale degli elettroni di legame al Cl (più elettroneg.) Composti ionici - Trasferimento elettronico completo CuCl2 il n.o. di ciascun ione coincide con la carica dello ione stesso Cu Cl Cu2+ carica effettiva +2 – Cl carica effettiva -1 n.o. Cu = +2 n.o. Cl = -1 5 Regole per ossidazione: la determinazione del numero di Il n.o. di un atomo di una qualsiasi specie chimica allo stato elementare é uguale a zero Na, Fe, C, H2, Cl2, P4, S8, ecc. n.o. = 0 Il n.o. di un qualsiasi ione monoatomico é uguale alla carica dello ione Ione n.o. Na+ +1 Ba2+ +2 Fe3+ +3 Br– -1 S2– -2 Il n.o. dell’idrogeno nei suoi composti é sempre uguale a +1, ad eccezione degli idruri in cui é uguale a -1 n.o.H = +1 HCl, H2O, HNO3, NH3, NH4+, ecc. n.o.H = -1 NaH, CaH2, B2H6, ecc. Il n.o. dell’ossigeno nei suoi composti é sempre uguale a -2, ad eccezione dei perossidi in cui é uguale a -1 e dei composti con il fluoro in cui é uguale a +2 n.o.O = -2 H2O, BaO, H2SO4, Cl2O5, ecc. n.o.O = -1 H2O2, Na2O2, ecc. n.o.O = +2 OF2 6 Regole per la determinazione del numero di ossidazione: La somma algebrica dei n.o. di tutti gli atomi in un composto neutro deve essere uguale a zero La somma algebrica dei n.o. di tutti gli atomi in uno ione poliatomico (NH4+, – – SO42 , PO43 , ecc.) deve essere uguale alla carica dello ione Gli elementi dei gruppi 1, 2, 3 del sistema periodico nei loro composti hanno sempre n.o. positivo che si identifica con il numero di appartenenza del gruppo Gruppo 1 2 3 n.o. +1 +2 +3 Il n.o. massimo di un atomo di un elemento non può essere superiore al numero del gruppo di appartenenza Gruppo n.o.MAX 4 (IVA) +4 5 (VA) +5 6 (VIA) +6 Attenzione! n.o. non coincide con il numero di legami che forma un atomo. 7 (VIIA) +7 7 Composti I composti sono delle sostanze chimiche formate da 2 o più specie atomiche e vengono dette composti binari, ternari, ecc. H H B Nei composti gli elementi si ordinano in senso di elettronegatività crescente Ordine con cui compaiono gli elementi nelle formule: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F perciò NH3 e non H3N CH4 e non H4C F C N O Si P S Cl As Se Br Sb Te I O At 8 Composti binari con l’OSSIGENO ♦ OSSIDI Nella nomenclatura IUPAC i prefissi (mono), di, tri, indicano il numero di atomi di O e dell’altro elemento, altrimenti si può utilizzare la notazione di Stock in cui si precisa tra parentesi in NUMERO ROMANO il numero di ossidazione dell’atomo. CaO CO Ossido di calcio Ossido di carbonio CO2 SO2 SO3 NO NO2 N2O FeO Fe2O3 Diossido di carbonio Diossido di zolfo Triossido di zolfo Ossido di azoto Diossido di azoto Ossido di diazoto Ossido di ferro Triossido di diferro Ossido di carbonio(II) (Monossido di C) Ossido di carbonio(IV) Ossido di zolfo(IV) Ossido di zolfo(VI) Ossido di azoto(II) Ossido di azoto(IV) Ossido di azoto(I) Ossido di ferro(II) Ossido di ferro(III) 9 Eccezione OF2 difloruro di ossigeno La nomenclatura tradizionale fa distinzione tra: Composti fra ossigeno e un metallo: ossidi BASICI Composti fra ossigeno e un non metallo: ossidi ACIDI o ANIDRIDI Suffissi –OSO e –ICO Suffissi –OSA e –ICA e prefissi IPO e PER FeO Fe2O3 Cu2O CuO Ossido ferroso Ossido ferrico Ossido rameoso Ossido rameico N2O3 N2O5 SO2 SO3 Cl2O Cl2O3 Cl2O5 Cl2O7 Anidride nitrosa Anidride nitrica Anidride solforosa Anidride solforica Anidride ipoclorosa Anidride clorosa Anidride clorica Anidride perclorica 10 11 Altri composti con l’OSSIGENO: PEROSSIDI (contengono un legame covalente tra due atomi di O) Na2O2 Perossido di sodio H2O2 Perossido di idrogeno o acqua ossigenata SUPEROSSIDI (composti ionici contenenti O2–) KO2 Superossido di potassio 12 Composti binari con l’IDROGENO: ♦ ACIDI NON OSSIGENATI o IDRACIDI Sono formati dall’idrogeno più un elemento del gruppo VI o VII. Nella nomenclatura IUPAC vengono indicati allo stesso modo di tutti i composti binari: nome dell’elemento più elettronegativo + desinenza uro + di idrogeno Nella nomenclatura tradizionale si indicano come: Acido + (radice nome elemento non metallico) + suffisso –idrico, si chiamano anche IDRACIDI HF HCl HBr HI H2S HCN Fluoruro di idrogeno Cloruro di idrogeno Bromuro di idrogeno Ioduro di idrogeno Solfuro di diidrogeno Cianuro di idrogeno acido fluoridrico acido cloridrico acido bromidrico acido iodidrico acido solfidrico acido cianidrico 13 ♦ IDRURI Composti formati dall’idrogeno con elementi metallici del I e II gruppo Idruro + nome dell’elemento metallico NaH Idruro di sodio LiH Idruro di litio CaH2 Idruro di calcio Nomi d’uso H2O PH3 B2H6 Acqua Fosfina Diborano NH3 Ammoniaca AsH3 Arsina N2H4 Idrazina 14 IDROSSIDI Composti ionici formati da un catione metallico e da uno o più gruppi OH– che ne neutralizzano la carica. Si indicano come idrossido + nome del metallo + stato di ossidazione, che nella nomenclatura IUPAC viene indicato con la notazione di Stock, mentre in quella tradizionale con i suffissi oso e ico. NaOH Idrossido di sodio Mg(OH)2 Idrossido di magnesio Fe(OH)3 Idrossido di ferro(III) Idrossido ferrico Fe(OH)2 Idrossido di ferro(II) Idrossido ferroso 15 Ioni monoatomici CATIONI IUPAC: IONE + NOME dell’ELEMENTO precisando tra parentesi in NUMERO ROMANO il numero di ossidazione dello ione (notazione di Stock), quando necessario. TRADIZIONALE: se uno ione può avere più n.o. si indica il nome dell’elemento con suffissi OSO (carica più bassa) o ICO (carica più elevata). Ca2+ Zn2+ Na+ Cu2+ Cu+ Fe3+ Fe2+ Ione calcio Ione zinco Ione sodio Ione rame(II) Ione rame(I) Ione ferro(III) Ione ferro(II) Ione calcio Ione zinco Ione sodio Ione rameico Ione rameoso Ione ferrico Ione ferroso 16 Ioni monoatomici ANIONI IONE + NOME dell’ELEMENTO + desinenza URO. Br– Ione bromuro F– Cl– S2– P3– Ione floruro Ione cloruro Ione solfuro Ione fosfuro Eccezioni: H– O2– N3– Ione idruro Ione ossido Ione nitruro Non idrogenuro Non ossigenuro Non azoturo 17 Ioni poliatomici CATIONI Ione + nome dell’elemento legato all’idrogeno + desinenza onio Eccezione: H3O+ PH4+ Ione ossonio Ione fosfonio NH4+ Ione ammonio (non azotonio) 18 Ioni poliatomici ANIONI Ione + nome elemento + desinenza -uro ECCEZIONI: S22– CN– C22– Ione disolfuro Ione cianuro Ione carburo OH– O22– O2 – ione idrossido Ione perossido Ione superossido 19 OSSOANIONI Nella nomenclatura IUPAC l’elemento centrale, che assume la desinenza –ato, viene preceduto dal termine ione, mentre il numero di atomi di O legati all’atomo centrale viene precisato con prefissi (di, tri,…). Altrimenti si aggiunge l’indicazione del n.o. dell’elemento centrale con la notazione di Stock. Nella nomenclatura tradizionale, i diversi n.o. sono indicati usando suffissi – ito e –ato, insieme ai prefissi ipo e per a indicare il n.o. più basso e più alto, rispettivamente. SO32– SO42– NO2– NO3– ione solfato(IV) ione triossolfato ione solfato(VI) ione tetraossolfato ione nitrato(III) ione diossonitrato ione nitrato(V) ione triossonitrato (ione solfito) (ione solfato) (ione nitrito ) (ione nitrato) 20 CO32– ione carbonato(IV) (ione carbonato) ClO– ione triossocarbonato ione clorato(I) (ione ipoclorito) ClO2– ClO3– ClO4– ione (mono)ossoclorato ione clorato(III) ione diossoclorato ione clorato(V) ione triossoclorato ione clorato(VII) ione tetraossoclorato (ione clorito) (ione clorato) (ione perclorato) 21 ACIDI derivanti da ossoanioni. Gli acidi che derivano dagli ossoanioni sono chiamati OSSOACIDI. Sono composti formati da un atomo di un elemento legato ad uno o più gruppi OH e ad eventuali atomi di ossigeno. Nomenclatura IUPAC: Si mantiene il nome dell’ossoanione corrispondente togliendo il termine “ione” e specificando il numero di atomi di H. H2CO3 carbonato(IV) di diidrogeno triossocarbonato di diidrogeno Esempi: HNO2 HNO3 H2SO3 H2SO4 Nitrato(III) di idrogeno Nitrato(V) di idrogeno Solfato(IV) di diidrogeno Solfato(VI) di diidrogeno 22 ACIDI derivanti da ossoanioni Nella nomenclatura tradizionale si usa il nome dell’ossoanione corrispondente, sostituendo a “ione” la parola “acido” e variando la desinenza: -ito diventa –oso -ato diventa –ico SO32– SO42– NO2– NO3– ione solfito ione solfato ione nitrito ione nitrato H2SO3 H2SO4 HNO2 HNO3 Acido solforoso Acido solforico Acido nitroso Acido nitrico Se inoltre sono presenti più stati di ossidazione si usano anche i prefissi ipo e per a indicare il n.o. più basso e più alto, rispettivamente. 23 Alcuni esempi di OSSOACIDI HClO clorato(I) di idrogeno acido ipocloroso HClO2 clorato(III) di idrogeno acido cloroso HClO3 clorato(V) di idrogeno acido clorico HClO4 clorato(VII) di idrogeno acido perclorico HIO4 iodato(VII) di idrogeno acido periodico H2CrO4 cromato(VI) di diidrogeno acido cromico H3AsO3 arseniato(III) di triidrogeno acido arsenioso H3AsO4 arseniato(V) di triidrogeno acido arsenico 24 SALI con anioni derivanti da idracidi Composti formati da un catione e un anione. Nomenclatura IUPAC e tradizionale: nome dell’anione (desinenza uro) + di + nome catione KCl NH4F cloruro di potassio fluoruro d’ammonio Nella nomenclatura IUPAC i prefissi (mono), di, tri, …. precisano il numero di atomi (oppure si usa notazione di Stock), mentre nella nomenclatura tradizionale sono usati i prefissi e suffissi visti in precedenza. CaCl2 KCN Na2S FeCl2 FeCl3 CuCl CuCl2 dicloruro di calcio cianuro di potassio solfuro di disodio dicloruro di ferro tricloruro di ferro cloruro di rame dicloruro di rame cloruro di Fe(II) cloruro di Fe(III) cloruro di Cu(I) cloruro di Cu(II) cloruro di calcio cianuro di potassio solfuro di sodio cloruro ferroso cloruro ferrico cloruro rameoso 25 cloruro rameico SALI con anioni derivanti da ossoacidi Composti formati dall’anione di un ossoacido e da un metallo. Sia la nomenclatura IUPAC che quella tradizionale mantengono il nome dell’ossoanione corrispondente, omettendo il termine “ione” e specificando il nome del catione. CaSO3 solfato(IV) di calcio solfito di calcio triossosolfato di calcio CaSO4 solfato(VI) di calcio solfato di calcio tetraossosolfato di calcio Na2SO4 solfato(VI) di disodio solfato di sodio tetraossosolfato di disodio KNO2 nitrato(III) di potassio diossonitrato di potassio nitrito di potassio 26 NaNO3 nitrato(V) di sodio nitrato di sodio triossonitrato sodio Na3PO4 fosfato(V) di trisodio ortofosfato di sodio tetraossofosfato di trisodio SALI contenenti atomi di idrogeno Sia la nomenclatura IUPAC che quella tradizionale mantengono il nome del sale corrispondente premettendo il termine idrogeno. NaHCO3 Idrogeno carbonato(IV) di sodio Idrogeno carbonato di sodio bicarbonato di sodio 27 Come si ottengono i composti chimici??? Elementi non metalli metalli +O2 +O2 ossidi acidi ossidi basici +H2O +H2O ossoacidi idrossidi sali 28 Idruri Composti binari dell’idrogeno con elementi fortemente elettropositivi (metalli alcalini e alcalino terrosi). In H2O si decompongono liberando H2 e formando soluzioni basiche (si comportano come basi forti formando idrossidi). LiH + H2O → Li+ + OH- + H2 Idrossidi Sono sostanze fortemente basiche che si ottengono per reazione degli ossidi basici con H2O: K2O + H2O → 2 KOH Idracidi In H2O gli idracidi si ionizzano in H+(aq) e X-(aq) formando soluzioni acide. HCl + H2O → H3O+(aq) + Cl-(aq) 29 Ossoacidi Si ottengono per reazione degli ossidi acidi (o anidridi) con H2O: SO3 + H2O → H2SO4 In soluzione acquosa liberano ioni H+. HNO3 + H2O → H3O+(aq) + NO3-(aq) In base al numero di protoni che la molecola può liberare (idrogeni salificabili) gli ossoacidi vengono suddivisi in: Monoprotici: Diprotici: Triprotici: Tetraprotici: HNO2 H2SO4 H3PO4 H4SiO4 HClO H2MnO4 H3BO3 H4P2O7 HNO3 H2CO3 H3AsO4 Sali Si ottengono per reazioni fra una base ed un acido (reazioni di neutralizzazione): 2 KOH + H2SO4 → 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 → K2SO4 + 2 H2O Al2(SO4)3 + 6 H2O 30 Calcolare il numero di ossidazione di tutti gli elementi presenti nei diversi composti: CaSO3 Na2CO3 CO2 ZnCl2 NH3 NH4Cl CaF2 SiO2 H2SO4 Ba(OH)2 O2 Fe+3 NaHCO3 NO3HPO42K2Cr2O7 HS- [+2,+4,-2] [+1,+4,-2] [+4,-2] [+2,-1] [-3,+1] [-3,+1,-1] [+2,-1] [+4,-2] [+1,+6,-2] [+2,-2,+1] [0] [+3] [+1,+1,+4,-2] [+5,-2] [+1,+5,-2] [+1,+6,-2] [+1,-2] 31 Scrivere il nome dei seguenti composti o ioni CaSO3 ZnCl2 NH3 NH4Br Cr+2 Na2CO3 CaF2 SiO2 H2CrO4 NO3Ba(OH)2 [triossosolfato (IV) di calcio] [dicloruro di zinco] [ammoniaca] [bromuro di ammonio] [ione cromo (II)] [triossocarbonato (IV) di sodio] [difloruro di calcio] [diossido di silicio] [acido tetraossocromico (VI)] [ione triossonitrato (V)] [idrossido di bario] 32 Scrivere la formula dei seguenti composti o ioni Pentacloruro di fosforo Ammoniaca Acido diossonitrico Triidrossido di alluminio Solfuro di zinco Perossido di potassio Pentossido di di vanadio Seleniuro di cadmio Ioduro di cesio Tetracloruro di zolfo Ioduro di potassio Ione stagno (IV) Ione ammonio Tetraossoclorato (VII) di litio Acido fluoridrico Anidride carbonica Idruro di magnesio [PCl5] [NH3] [HNO2] [Al(OH)3] [ZnS] [K2O2] [V2O5] [CdSe] [CsI] [SCl4] [KI] [Sn+4] [NH4+] [LiCLO4] [HF] [CO2] [MgH2] 33