REGOLE DI NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI INORGANICI PREMESSA E’ necessario sapere la differenza tra metalli e non metalli e saperli distinguere in base alla posizione nella tavola periodica e all’elettronegatività. E’ necessario saper scrivere la configurazione di Lewis degli elementi (si ricorda che nel caso di elementi dei gruppi principali la configurazione comprende TUTTI gli elettroni esterni; per gli elementi dei gruppi B (di transizione) vanno scritti solo gli elettroni di valenza cioè quelli del numero di ossidazione) E’ fondamentale riconoscere prima a quale famiglia appartiene il composto in esame: per .es: CaO è un ossido, HClO è un acido ossigenato, NaCl un sale binario ecc. Un errore molto comune è calcolare bene i numeri di ossidazione , assegnare bene le desinenze e SBAGLIARE il nome del composto ! E’ necessario saper assegnare o saper calcolare i numeri di ossidazione Stato di ossidazione (stox) o numero di ossidazione (n.o.) Si definisce stato di ossidazione la carica, reale o formale, che ha un atomo quando si assegnano convenzionalmente gli elettroni di legame all'atomo più elettronegativo. La carica è reale nei composti ionici ed in tal caso coincide con il numero di cariche portate dallo ione. Ad esempio nel cloruro di sodio NaCl, costituito da uno ione sodio Na+ e da uno ione cloro Cl-, il sodio presenta stox +1 perché il sodio ha una carica positiva, mentre il cloro presenta stox -1 perché il cloro ha una carica negativa. La carica è formale nei composti covalenti. Ad esempio nell'acqua H2O, i due elettroni di legame vengono assegnati all'ossigeno più elettronegativo (perché tende ad attirarli maggiormente), il quale assume perciò convenzionalmente 2 cariche negative e presenta stox -2. Ciascuno dei due idrogeni invece presenta stox +1. +4 Lo stox si scrive di solito sopra il simbolo chimico sotto forma di numero relativo: es. Pb Ciascun elemento chimico può presentare più di un numero di ossidazione, dipende da con quali atomi è legato. Ecco alcune regole per l'attribuzione dei numeri di ossidazione. 1) lo stox delle sostanze elementari (H2, O2, Na, Cu, etc.) è sempre zero poiché ci troviamo di fronte ad atomi di uno stesso elemento, aventi perciò la stessa elettronegatività. Più in generale quando in una molecola due atomi di uno stesso elemento si uniscono con legame covalente, gli elettroni di legame non vanno attribuiti a nessuno dei due atomi. 2) lo stox di uno ione è pari alla sua carica Ca2+ (stox +2) Al3+ (stox +3) S2- (stox -2) 3) L'idrogeno presenta sempre stox +1 tranne che quando si lega direttamente con metalli più elettropositivi (negli idruri), in cui ha stox -1. 4) L'ossigeno ha sempre stox -2 tranne quando forma un legame covalente puro con se stesso (–O-Onei perossidi) in cui presenta stox -1. 5) In generale lo stox più elevato di un elemento corrisponde al numero d'ordine del gruppo cui appartiene. Così gli elementi del primo gruppo presentano stox +1, quelli del secondo +2, quelli del terzo +3 e così via fino agli elementi del settimo gruppi che presentano come stox più elevato +7. 6) sempre in generale, quando un elemento presenta più di un stox, il valore di quest'ultimo diminuisce di 2 unità alla volta. Così gli elementi del VII gruppo oltre al stox +7 possono presentare stox +5, +3, +1, -1; gli elementi del VI gruppo oltre al stox + 6 possono presentare stox +4, +2, -2. 7) In una specie chimica neutra la somma dei stox di tutti gli atomi che la compongono deve sempre essere nulla. 8) In uno ione poliatomico la somma dei stox dei diversi atomi deve sempre essere pari alla carica totale dello ione. Le ultime due regole ci permettono, partendo da una formula chimica, di calcolare il numero di ossidazione incognito della maggior parte degli elementi. Ad esempio, per calcolare il numero di ossidazione dello zolfo nell'anidride solforosa SO2, procediamo come segue: ciascun atomo di ossigeno presenta stox -2; complessivamente i due atomi presentano stox -4; affichè la somma dei stox sia zero lo zolfo deve presentare stox + 4. Infatti: (stox di S) – 4 = 0 da cui (stox di S) = +4 - Ora calcoliamo lo stox del carbonio nello ione poliatomico HCO3 : i tre atomi di ossigeno presentano complessivamente stox - 6, l'idrogeno presenta stox + 1. Sommando lo stox dei tre atomi di ossigeno e dell'idrogeno si ottiene - 5. Affinchè la somma di tutti i stox dia la carica complessiva dello ione -1, il carbonio deve presentare stox +4. Infatti: +1 +(stox di C) -2x3 = -1 +1 +(stox di C) -6 = -1 quindi: (stox di C) = -1 -1 +6 = +4 __________________________________________ La nomenclatura in uso è di 2 tipi: tradizionale e IUPAC. Anche se dovremmo usare solo quella IUPAC, è bene conoscere anche quella tradizionale visto che se ne fa ancora largo uso. I composti si possono raggruppare in binari, ternari e quaternari: Formati da Ossidi Idruri Idrossidi Acidi Sali esempi XoZ O X H XOH H Z K2O - CuO - Cl2O3 NaH - CaH2 LiOH - Ba(OH)2 - Al(OH)3 HBr - HF - HCl Ternari (o ossigenati) binari H ZO X Z HNO2 - H3PO3 - H2SO3 NaCl - K2S - CaBr Ternari (o ossigenati) X Z O MgSO3 - NaNO3 - Fe3(PO3)2 Binari (o idracidi) [quaternari] [XH ZO] KHSO4 n.b.: X rappresenta il simbolo di metalli - Z rappresenta il simbolo di non metalli Regole per scrivere la formula dei composti binari e degli idrossidi I composti binari sono formati da due soli elementi chimici. Convenzionalmente si scrivono ponendo per primo l'elemento meno elettronegativo, seguito dall'elemento più elettronegativo. (vi sono comunque eccezioni a tele regola) Il simbolo di ciascun elemento è seguito da un numero a pedice, detto indice, che indica quanti atomi di quell'elemento sono presenti nel composto. Gli indici sono apposti in modo tale che, sommando i rispettivi stox, la molecola risulti neutra. Per calcolare gli indici in modo semplice è sufficiente utilizzare lo stox del primo elemento come indice del secondo e viceversa. Ad esempio se vogliamo scrivere la formula di un composto binario formato da un elemento A il cui numero di ossidazione sia +2 e da un composto B il cui numero di ossidazione sia -3, otterremo +2 -3 A + B = A3B2 Si noti che l'elemento con il numero di ossidazione negativo (il più elettronegativo) è stato scritto per secondo. Tale metodo di costruzione dei composti binari garantisce la neutralità della molecola. Infatti nella molecola sono presenti 3 atomi di A per un totale di 6 cariche positive e 2 atomi di B per un totale di 6 cariche negative. Qualora dopo aver calcolato gli indici questi risultino divisibili per uno stesso numero, gli indici vanno semplificati, tranne alcuni casi particolari. Esempio: Ca (stox +2) e O (stox -2) +2 -2 Ca O Ca2O2 CaO Questo metodo può essere usato anche per gli idrossidi, nonostante siano dei composti ternari. Infatti il gruppo di atomi OH (detto gruppo ossidrile) caratteristico degli idrossidi può essere considerato un unico elemento ai fini della scrittura della formula e va messo tra parentesi. Quindi vale la regola dell’incrocio che abbiamo visto. Esempio: Al (stox +3) e (OH) (stox -1) +3 -1 Al (OH) Al (OH)3 Regole per scrivere la formula dei composti ternari Si tratta di scrivere le formule degli acidi e dei sali ternari. Per gli acidi se abbiamo il nome tradizionale si deve risalire all’anidride e aggiungere acqua Esempio : l’acido solforico deriva dall’anidride solforica; si scrive la formula dell’anidride solforica SO3 e si aggiunge acqua sommando idrogeno e ossigeno alla formula dell’anidride e ricordando che la formula degli acidi si scrive H Non Met O, per cui avremo: SO3 + H2O(1) → H2SO4 Se conosciamo il nome IUPAC si scrivono H S O nell’ordine; si mette l’indice all’ossigeno (ce lo dice il nome) e conoscendo gli stox (ancora il nome) si vede quale indice bisogna dare all’idrogeno per fare in modo che la somma degli stox sia zero +1 +6 -2 Hx S O4 1·x +6 -2·4 = 0 da cui x = 2 Per i sali se abbiamo il nome tradizionale dobbiamo risalire all’acido che a sua volta ricaviamo dall’anidride; togliamo gli idrogeni e mettiamo al loro posto il metallo; calcoliamo lo stox del residuo acido e scambiamolo con quello del metallo Carbonato di potassio – deriva dall’acido carbonico – a sua volta l’acido deriva dall’anidride carbonica +4 CO2 + H2O → H2CO3 è l’acido carbonico Mettiamo il metallo (K) al posto degli idrogeni +1 -2 K (CO3) K2CO3 Regole per assegnare il nome ai composti binari IUPAC Ossidi Prefisso numerico (Di-, Tri-, ecc) per indicare gli atomi di ossigenoOSSIDO di prefisso numerico -NOME ELEMENTO Esempio : P2O5 penta-ossido di di-fosforo Ossido – nome elemento (metallo) Esempio: Na2O Fe2O3 Cu2O [i trattini servono a far vedere la composizione del nome ma non vanno scritti; il di è preposizione semplice] Altri composti binari: Prefisso numerico-Nome elemento a dx -URO di Prefisso numerico-NOME ELEMENTO a sinistra Es.: K2S solf-uro di di-potassio MgCl2 di-clor-uro di magnesio N.B. quando l’elemento di destra e H non si dice idrogenuro ma idruro KH idruro di potassio P2O3 SO3 –ico (con stox maggiore) Ossido di Sodio ossido ferrico ossido rameoso Anidride – nome elemento (non metallo) Esempio: tradizionale Ossidi -oso (con stox minore) Anidridi -osa (con stox minore) –ico (con stox maggiore) anidride fosforosa anidride solforica N.B. se l’elemento ha più di 2 stox si usano prefissi e desinenze dallo stox più piccolo al più grande ipo…….osa (più piccolo) ..………osa …………ica per……ica (più grande) Idruri Idruro di NOME ELEMENTO oppure: idruro NOME ELEMENTO-oso/ico (se necessario) Esempio: NaH Idruro di Sodio CuH2 idruro rame-ico Idracidi acido NOME ELEMENTO-idrico Esempio: HF Acido Fluor-idrico HCl Acido Clor-idrico Sali NOME ELEMENTO a destra + uro di NOME ELEMENTO sinistra- oso/ico (se necessario) Esempi: NaCl Clor-uro di sodio Fe2S3 solf-uro ferrico Idrossidi Idrossidi Prefisso numerico-idrossido di nome elemento Es.: Al (OH)3 tri-idrossido di alluminio Idrossido di nome elemento oppure idrossido nome elemento-oso/-ico (se necessario) Esempio: Ossoacidi (o acidi ossigenati) Acido prefisso numerico atomi di O-osso-nome elemento-ico stox elemento in numero romano tra parentesi Es.: Hg OH Idrossido mercuroso Hg (OH)2 Idrossido mercurico Ossoacidi acido + nome dell’anidride corrispondente es.: H2SO3 acido tri-osso-solforico (IV) H2SO3 l’anidride corrisp è acido solfor-oso Sali Sali Prefisso numerico atomi di ossigeno-osso-nome elemento centraleato stox elemento in numero romano tra parentesi di prefisso numerico elemento a sinistra-nome elemento a sinistra Es.: Na3PO4 tetra-osso-fosf-ato (V) di tri-sodio SO2 (stox +4, quindi anid. Solfor-osa) Deriva dal nome dell’acido corrispondente: se l’acido è ……ico allora (Per)-nome non metallo-ato di nome metallo- oso/iso (se necessario) se l’acido è ……oso allora (Ipo)-nome non metallo-ito di nome metallo- oso/iso (se necessario) Es: Na2CO3 FeSO3 [deriva dall’acido carbonico (stox +4)] carbon-ato di sodio [deriva dall’acido solfor-oso (stox +4)] solf-ito ferr-oso