La nomenclatura dei composti chimici inorganici

LA NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI INORGANICI
La nomenclatura dei composti chimici comprende l’insieme di regole che permettono di
indicare con certezza un composto attribuendogli un nome e una formula chimica.
Le formule chimiche si costruiscono utilizzando i simboli chimici, opportuni indici numerici
ed eventualmente altri segni grafici. Possono essere di 2 tipi:
1. formule brute o grezze: indicano quali e quanti atomi costituiscono un determinato
composto.
Per esempio, H2SO4 indica che la molecola dell’acido solforico è formata da 2 atomi
di idrogeno, 1 atomo di zolfo e 4 atomi di ossigeno.
2. formule di struttura: mostrano anche la disposizione spaziale degli atomi che
costituiscono la molecola del composto e anche il tipo di legami che li unisce.
Es:
O=C=O
molecola lineare dove gli atomi di ossigeno sono legati all’unico
atomo di carbonio per mezzo di legami covalenti doppi.
O
H
H
molecola a forma di V, dove i 2 atomi di idrogeno sono legati all’unico
atomo di ossigeno per mezzo di legami covalenti semplici.
Il numero di ossidazione
In un composto, gli atomi, uguali o diversi, che lo costituiscono si uniscono mediante
legami chimici che si formano grazie a trasferimento o condivisione di elettroni.
Questi spostamenti di elettroni possono modificare la nube elettronica che circonda
ciascun atomo e fargli quindi assumere una parziale o totale carica elettrica negativa o
positiva, a seconda che, nella formazione dei legami, quell’atomo attiri su di sé o allontani
da sé gli elettroni di legame.
La carica parziale o totale che un atomo così assume è indicata come numero (o stato) di
ossidazione.
Normalmente un atomo è neutro perché possiede un ugual mumero di protoni e di
elettroni. Perciò la carica elettrica che l’atomo possiede allo stato elementare (= quando
sta da solo) è nulla; il suo numero di ossidazione è zero.
Ma quando un atomo di un elemento si lega ad un altro per formare un legame, può
assumere una diversa carica elettrica totale (se il legame è ionico) o parziale (se il
legame formatosi è covalente polare). All’interno di una stessa molecola, se un atomo
attira su di sé gli elettroni di legame, vuol dire che ci sarà uno o più altri atomi che avranno
allontanato da sé gli elettroni di legame, perciò è ovvio che la somma dei numeri di
ossidazione degli atomi presenti in una molecola neutra deve risultare nulla.
Nella costruzione di una formula chimica è indispensabile conoscere i numeri di
ossidazione di tutti gli elementi presenti nel composto per poter scrivere ciascun elemento
con un opportuno indice numerico, tenendo presente che, nell’insieme, la somma dei
numeri di ossidazione di tutti gli atomi presenti deve essere, appunto, zero.
I numeri di ossidazione più comuni di tutti gli elementi sono indicati nella tavola periodica
fornita in fotocopia ed è bene impararli a memoria, ma può essere utile ricordare anche le
seguenti regole:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Un elemento può avere più numeri di ossidazione (n.o.)
Tutte le sostanze allo stato elementare hanno n.o. = 0
Il n.o. è negativo quanto un atomo acquista elettroni, è positivo quando li perde.
Il n.o. di uno ione monoatomico (Es. Na+, Ca2+, Cl-) è uguale alla carica dello ione.
Il n.o. dell’idrogeno è sempre +1 tranne che negli idruri metallici dove è –1.
Il n.o. dell’ossigeno è sempre –2, tranne che nei perossidi (-1) e nel legame con il
fluoro (+2).
7. Il n.o. del fluoro è sempre –1.
8. La somma dei n.o. nelle molecole neutre è 0; negli ioni poliatomici (es. SO42-) è pari
alla carica risultante scritta in alto a destra.
9. Il n.o. degli elementi del primo gruppo del sistema periodico e sempre +1, il n.o.
degli elementi del secondo gruppo è sempre +2.
Le principali famiglie di composti
Combinandosi fra loro, gli elementi formano vari tipi di composti, alcuni sono detti binari
perché formati solo da due elementi, altri detti ternari perché formati da tre elementi
diversi.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
metallo + ossigeno
Ossidi basici
Ossidi acidi (o Anidridi)
non metallo + ossigeno
idrogeno o metallo + gruppo perossidico –O–O–
Perossidi
Idruri metallici
metallo + idrogeno
Idruri non metallici
C, N, P, + idrogeno
Idrossidi
metallo + ioni idrossido (OH-)
Idracidi
idrogeno + non metallo del 7° gruppo, oppure S o C NOssiacidi (acidi ossigenati)idrogeno + non metallo + ossigeno
Sali
ione positivo (catione) + ione negativo (anione)
Come denominare un composto
Nel 1961, una commissione internazionale composta da chimici, lo IUPAC (International
Union of Pure and Applied Chemistry), cominciò un lavoro di revisione della nomenclatura,
stabilendo una serie di regole in modo che i nomi dei composti chimici fossero gli stessi in
tutti i Paesi del mondo, fossero facilmente riconoscibili e ricavabili anche da chi non
avesse mai sentito parlare in precedenza di una data molecola.
Infatti, tali regole prevedono di indicare un determinato composto con un nome base (es.
ossido, idrossido, acido) corredato da prefissi per indicare il numero degli atomi con cui
ogni elemento compare nella formula.
I prefissi utilizzati sono i seguenti: di = 2, tri = 3, tetr(a) = 4, pent(a) = 5, esa = 6, ept(a) = 7.
Il prefisso mono = 1 viene in genere omesso.
Oltrechè in base a queste regole, però, molti composti vengono ancora indicati con altri
nomi derivati da una nomenclatura tradizionale che sono talmente radicati nell’uso
comune che risulta quasi impossibile sostituirli. È necessario, pertanto, conoscere anche
le regole della nomenclatura tradizionale per individuare con esattezza un composto, dato
che spesso nei testi di chimica si possono incontrare anche queste vecchie
denominazioni.
Inoltre, un altro modo per indicare un composto è la notazione di Stock che è usata
soprattutto per i composti dei metalli. Questa denominazione tiene conto del numero di
ossidazione del metallo che viene indicato da un numero romano scritto tra parentesi in
basso a destra del simbolo chimico. Es. Ossido di ferro (III) Fe2O3.
Ossidi basici
La loro formula si scrive iniziando con il simbolo del metallo seguito da quello
dell’ossigeno, attribuendo ai due elementi gli opportuni indici in base al numero di
ossidazione, in modo che la somma algebrica dei numeri di ossidazione sia zero.
Es. Na2O CaO Al2O3
Per assegnare il nome al composto si utilizza “ossido di…” seguito dal nome del metallo
quando il metallo ha un solo numero di ossidazione.
Se il metallo, presentando due numeri di ossidazione, può formare due composti diversi,
questi vengono indicati secondo la nomenclatura IUPAC con i prefissi numerali greci,
oppure con la notazione di Stock, utilizzando i numeri romani, o, infine, secondo la
nomenclatura tradizionale con le desinenze -oso quando il metallo presenta il numero di
ossidazione più basso e –ico quando è presente con il numero di ossidazione più alto.
Es. FeO = ossido ferroso
Fe2O3 = ossido ferrico
Formula
Na2O
FeO
Cu2O
Fe2O3
CuO
PbO
PbO2
Nomenclatura tradiz.
Ossido di sodio
Ossido ferroso
Ossido rameoso
Ossido ferrico
Ossido rameico
Ossido piomboso
Ossido piombico
Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi
Notazione di Stock
Ossido di sodio
Ossido di ferro (II)
Ossido di rame (I)
Ossido di ferro (III)
Ossido di rame (II)
Ossido di piombo (II)
Ossido di piombo (IV)
Nomenclatura IUPAC
Ossido di sodio
Ossido di ferro
Ossido di dirame
Triossido di diferro
Ossido di rame
Ossido di piombo
Diossido di piombo
Ossidi acidi (o Anidridi)
Sono composti binari formati da un non metallo (o da un metallo di transizione con alto
numero di ossidazione, per es. Cr con n.o. = 6) e l’ossigeno. Sono detti acidi perché
possono reagire con l’acqua formando sostanze acide.
La formula si scrive iniziando con il non metallo seguito dall’ossigeno, con gli opportuni
indici numerici.
Per il nome, nella nomenclatura tradizionale si usa ancora il termine anidride seguito
dall’aggettivo riferito al non metallo con la desinenza –osa o –ica quando il non metallo
presenta solo due n.o. Es. anidride solforosa SO2 con n.o.zolfo = +4 e anidride solforica
SO3 con n.o. zolfo = +6.
Se il non metallo presenta più n.o., oltre alle desinenze, bisogna utilizzare anche
determinati prefissi:
se il n.o. del non metallo è
+1 o + 2
+3 o + 4
+5 o + 6
+7
si avrà
anidride
anidride
anidride
anidride
ipo ….. ..osa
………....osa
………….ica
per……....ica
Per quanto riguarda la nomenclatura IUPAC valgono le regole già indicate per gli ossidi,
compreso il nome base che è sempre “ossido”.
La notazione di Stock per questi composti non è usata.
Formula
CO
CO2
N2O3
N2O5
P2O3
P2O5
Cl2O
Cl2O3
Cl2O5
Cl2O7
Nomenclatura tradizionale
Anidride carboniosa
(termine poco usato)
Anidride carbonica
Anidride nitrosa
Anidride nitrica
Anidride fosforosa
Anidride fosforica
Anidride ipoclorosa
Anidride clorosa
Anidride clorica
Anidride perclorica
Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi
Nomenclatura IUPAC
(mon)ossido di carbonio
Diossido di carbonio
Triossido di diazoto
Pentossido di diazoto
Triossido di difosforo
Pentossido di difosforo
Ossido di dicloro
Triossido di dicloro
Pentossido di dicloro
Eptossido di dicloro
Perossidi
Per questi composti si usa la denominazione: perossido di ….
Es. perossido di idrogeno (acqua ossigenata) H2O2
Perossido di sodio
Na2O2
Idruri
Nella formula si scrive prima il metallo o il non metallo e poi l’idrogeno.
Nella nomenclatura IUPACi il nome è formato da “idruro di …” corredato dagli opportuni
prefissi.
Nella nomenclatura tradizionale, oltre alla denominazione “idruro di…” si possono trovare
nomi particolari ancora oggi molto usati.
Formula
NaH
CaH2
AlH3
NH3
PH3
AsH3
CH4
SiH4
B2H6
Nomenclatura tradizionale
Idruro di sodio
Idruro di calcio
Idruro di alluminio
ammoniaca
fosfina
arsina
metano
silano
diborano
Nomenclatura IUPAC
Idruro di sodio
Diidruro di calcio
triidruro di alluminio
Triidruro di azoto
Triidruro di fosforo
Triidruro di arsenico
Tetraidruro di carbonio
Tetraidruro di silicio
Esaidruro di diboro
Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi
Idrossidi
Sono composti ionici ternari formati da un catione metallico e da tanti ioni idrossido (OH-)
quanti ne occorrono per neutralizzare la carica del catione.
Nella formula si scrive prima il metallo e poi il gruppo OH. Es. NaOH
Ca (OH)2
Generalmente per questa classe di composti si utilizza la nomenclatura tradizionale con le
regole già illustrate per gli ossidi e il nome si ottiene completando la parola idrossido con
l’aggettivo riferito al metallo.
Formula
NaOH
Ca(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Nomenclatura tradizionale
idrossido di sodio (o sodico)
idrossido di calcio
Idrossido ferroso
idrossido ferrico
Aggiungi tu altre formule con i relativi nomi
Nomenclatura IUPAC
idrossido di sodio
diidrossido di calcio
Diidrossido di ferrp
triidrossido di ferro
Idracidi
Gli elementi del VII gruppo (gli alogeni), lo zolfo e il gruppo cianuro (CN-) formano con
l’idrogeno composti binari a carattere acido detti idracidi. In questi composti l’idrogeno ha
sempre n.o. = +1.
Nella scrittura della formula l’idrogeno va scritto per primo: Es. HCl
HCN
Il nome degli idracidi si ottiene usando la parola “acido” seguita da un aggettivo riferito al
non metallo con la desinenza “idrico”.
Quindi HF è l’acido fluoridrico H2S è l’acido solfidrico e così via.
Con la nomenclatura IUPAC questi composti si indicano con l’aggettivo riferito al non
metallo con la desinenza “uro” seguito da “di idrogeno”.
Es. HCl = cloruro di idrogeno H2S = solfuro di diidrogeno
I radicali acidi
Sia gli idracidi sia gli ossiacidi che verranno trattati più avanti in acqua possono perdere
tutti o in parte gli idrogeni presenti nella loro molecola, formando un residuo, detto
radicale acido. Il radicale acido è uno ione negativo (anione) che si forma perché, nel
distacco degli idrogeni, gli elettroni che questi ultimi avevano usato per formare i legami,
restano al residuo, facendogli acquistare una o più cariche negative (vedi tabelle 1 e 2).
TAB. 1 IDRACIDI E ANIONI CORRISPONDENTI
Composto
Nomenclatura
tradizionale
Radicale acido
(anione) ottenibile
dall’acido
Denominazione
dell’anione
HF
Acido fluoridrico
F-
Ione fluoruro
HCl
Acido cloridrico
Cl -
Ione cloruro
HBr
Acido bromidrico
Br -
Ione bromuro
HI
Acido iodidrico
I-
Ione ioduro
S 2-
Ione solfuro
HS -
Ione idrogenosolfuro
CN -
Ione cianuro
H2S
HCN
Acido solfidrico
Acido cianidrico
Gli ossiacidi
Gli ossiacidi sono acidi inorganici contenenti ossigeno che derivano dalla reazione tra
l’ossido di un non metallo (tradizionalmente chiamato anidride) e l’acqua.
Sono composti ternari nella cui formula prima si scrive l’idrogeno, quindi il simbolo
dell’elemento non – metallico e infine l’ossigeno. Es. H2SO4
La nomenclatura tradizionale prevede le stesse regole già viste per le anidridi. Si usa il
termine acido seguito dalla radice dell’elemento non-metallico con gli stessi suffissi (e
prefissi) già visti per le anidridi.
Es.: H2SO4 = acido solforico (lo zolfo ha qui n.o. +6)
Anche la nomenclatura IUPAC prevede l’uso del termine acido, seguito dall’indicazione
del numero di atomi di ossigeno con l’opportuno prefisso seguito dal termine –osso e
quindi la radice del non-metallo con il suffisso –ico. Es.: H2CO3 = acido triossocarbonico.
TAB. 2 OSSIACIDI E ANIONI CORRISPONDENTI
Composto
Nomenclatura
tradizionale
Radicale acido
(anione)
Denominazione dell’anione
ottenibile
dall’acido
CO3 2-
Ione carbonato
H2CO3
Acido carbonico
HCO3 -
Ione idrogenocarbonato
o bicarbonato
HNO2
HNO3
Acido nitroso
Acido nitrico
NO2 NO3 SO3 2-
Ione nitrito
Ione nitrato
Ione solfito
H2SO3
Acido solforoso
HSO3 -
Ione idrogenosolfito
o bisolfito
Ione solfato
SO4 2H2SO4
Acido solforico
HSO4 -
HClO
HClO2
HClO3
HClO4
Acido ipocloroso
Acido cloroso
Acido clorico
Acido perclorico
H3PO4
Acido fosforico
ClO ClO2 ClO3 ClO4 PO4 3HPO4 2H2PO4 -
H3PO3
H3PO2
Acido fosfonico
o fosforoso*
Acido fosfinico
o ipofosforoso*
* vecchia denominazione, oggi poco usata.
HPO3 2H2PO2 -
Ione idrogenosolfato
o bisolfato
Ione ipoclorito
Ione clorito
Ione clorato
Ione perclorato
Ione fosfato
Ione idrogenofosfato
Ione diidrogenofosfato
Ione fosfonato
o fosfito*
Ione fosfinato
o ipofosfito*
Sali
I sali sono composti ionici molto comuni e noti e si formano per mezzo di molte reazioni
diverse. Un esempio può essere la reazione tra un ossido basico e un’anidride, oppure la
reazione tra un acido e un idrossido.
Un sale è perciò costituito da una parte metallica (il catione o ione positivo) e una parte
non-metallica (l’anione o radicale acido).
Nella formula si scrive prima il catione e poi l’anione con gli opportuni indici in modo che la
somma algebrica delle cariche degli ioni sia zero.
Es. CaCl2 Al2(SO4)3
Il nome di un sale nella nomenclatura tradizionale è dato dal nome del radicale acido
completo di prefissi e suffissi, seguito dal nome dello ione positivo con i suffissi -oso e -ico
a seconda del n.o. del metallo.
Per il momento, la nomenclatura IUPAC per i sali non verrà illustrata.
Qui di seguito sono riportate le tabelle con i più comuni cationi e anioni con cui poter
formare molti sali.
TABELLA 1 I principali cationi
+
H
Li+
Na+
K+
Ag+
Cu+
NH4+
Hg+
+1
ione idrogeno
ione litio
ione sodio
ione potassio
ione argento
ione rame (I)
ione ammonio
ione mercurio (I)
2+
Fe
Sn2+
Mg2+
Ca2+
Sr2+
Ba2+
Cu2+
Pb2+
Hg2+
Mn2+
Co2+
Ni2+
Cd2+
+2
ione ferro (II)
ione stagno (II)
ione magnesio
ione calcio
ione stronzio
ione bario
ione rame (II)
ione piombo (II)
ione mercurio (II)
ione manganese (II)
ione cobalto (II)
ione nichel
ione cadmio
3+
Fe
Cr3+
Al3+
Bi3+
+3
ione ferro (III)
ione cromo (III)
ione alluminio
ione bismuto
4+
Sn
Pb4+
Ti4+
+4
ione stagno (IV)
ione piombo (IV)
ione titanio
TABELLA 2 I principali anioni
-1
H
idruro
Ffluoruro
Clcloruro
Brbromuro
Iioduro
CNcianuro
OHidrossido
SH
idrogenosolfuro
ClO4perclorato
ClO3
clorato
ClO2- clorito
ClOipoclorito
NO3nitrato
NO2nitrito
CH3COO- acetato
MnO4- permanganato
HSO4- idrogenosolfato
(bisolfato)
HSO3- idrogenosolfito
(bisolfito)
HCO3- Idrogenocarbonato
(bicarbonato)
H2PO4- diidrogenofosfato
PH2O2- fosfinato
(ipofosfito)
-
Es.:
2-
O
S2O22SO42SO32CO32CrO42Cr2O72HPO42PHO32MnO42-
-2
-3
3ossido
N
nitruro
solfuro
PO43- fosfato
perossido
solfato
solfito
carbonato
cromato
dicromato
idrogenofosfato
fosfonato (fosfito)
manganato
Carbonato di calcio = CaCO3
Solfito di sodio = Na2SO3
Permanganato di potassio = KMnO4
Idrogenocarbonato di ammonio = NH4HCO3
Adesso continua tu:
Schema generale delle reazioni di preparazione dei principali composti inorganici
METALLO
NON METALLO
+ ossigeno
+ ossigeno
OSSIDO
ANIDRIDE
+ idrogeno
+idrogeno
+ acqua
IDROSSIDO
+ acqua
+
OSSIACIDO
IDRACIDO
IDRURO
SALE