Dalla struttura atomica
alla nomenclatura
Nomi e formule
dei composti chimici
Capitolo 5
Unità 15
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Costruire una formula chimica
La formula di un composto
La valenza
Il numero di ossidazione
Calcolo del numero di ossidazione
Numero di ossidazione e formule
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2
Nomi e formule
dei composti chimici
Capitolo 5
Unità 16
5.6
5.7
5.8
5.9
Criteri di nomenclatura
Il nome delle sostanze allo stato elementare
Criteri generali di nomenclatura chimica
Criteri generali della nomenclatura tradizionale
Criteri generali della nomenclatura IUPAC
Unità 17 Nomenclatura di idruri, ossidi basici,
idrossidi
5.10
Composti contenenti metalli
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3
Nomi e formule
dei composti chimici
Capitolo 5
Unità 18 Nomenclatura di idracidi, ossidi acidi,
ossiacidi
5.11
Composti contenenti non-metalli
Unità 19 Nomenclatura dei sali
5.12
Composti contenenti metalli e-non metalli
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4
5.1
La formula di un composto
La formula chimica di un composto fornisce
informazioni sul numero e sul tipo di atomi di cui è costituito.
Può informare anche del tipo
e del numero di legami che uniscono gli atomi.
La formula molecolare di un composto rappresenta
il rapporto numerico tra gli atomi che costituiscono
una singola molecola.
P4O10
Formula molecolare
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5
5.1
La formula di un composto
La formula minima rappresenta il rapporto minino
di numeri interi esistente tra gli atomi o gli ioni che
costituiscono un composto chimico.
P2O5
Formula minima
La formula di struttura indica il numero e la disposizione
nello spazio degli atomi e i legami presenti tra essi.
Formula di struttura
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6
5.2
La valenza
La valenza di un elemento in un composto
corrisponde al numero di legami che l’elemento
forma con atomi di altri elementi.
La valenza corrisponde al numero di elettroni
del guscio esterno ceduti, acquistati o condivisi
dall’elemento nel composto.
La valenza degli elementi è una proprietà periodica
e corrisponde al numero di elettroni di valenza spaiati
di un atomo.
Gruppo
I
II
III
IV
V
VI
VII
Valenza
1
2
3
4
3
2
1
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7
5.3
Il numero di ossidazione
Il numero di ossidazione (n.o.) di un elemento
in un composto può essere definito come la carica
elettrica formale che l’elemento assumerebbe nel
composto, se gli elettroni di ciascun legame
venissero attribuiti all’atomo più elettronegativo.
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8
5.3
Il numero di ossidazione
Il numero di ossidazione di un atomo indica
il numero di elettroni che l’atomo possiede,
o comunque utilizza, in eccesso o in difetto,
rispetto al numero che lo stesso atomo
possiede allo stato elementare.
Il segno del numero di ossidazione
indica se gli elettroni di valenza
vengono ceduti (segno +) o acquisiti (segno –).
Il numero di elettroni ceduti/acquisiti corrisponde
al valore del numero di ossidazione.
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5.4
Calcolo del numero di ossidazione
Per calcolare il numero di ossidazione
di un elemento bisogna seguire alcune regole.
1
Il n.o. di un atomo di una specie chimica
allo stato elementare è 0.
Ciò vale sia per gli elementi monoatomici (He, Ne),
sia per gli elementi formati da strutture ripetitive (C, K),
sia per elementi formati da molecole (N2).
2
Si ignorano i legami tra atomi dello stesso elemento.
3
I cationi e gli anioni hanno un n.o.
che corrisponde alla carica ionica.
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10
5.4
Calcolo del numero di ossidazione
4
In una molecola la somma algebrica
dei n.o. di tutti gli atomi è 0.
In uno ione poliatomico la somma algebrica dei n.o.
di tutti gli atomi è uguale alla carica dello ione.
5
L’idrogeno (H) ha n.o. +1.
Tranne che negli idruri in cui ha n.o. –1.
6
L’ossigeno (O) ha n.o. –2.
Tranne che in OF2 in cui ha n.o. +2 e nei perossidi in cui ha n.o. –1 .
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5.4
Calcolo del numero di ossidazione
7
I metalli hanno n.o. positivo.
I metalli alcalini (gruppo I) hanno n.o. + 1,
i metalli alcalino-terrosi (gruppo II) hanno n.o. + 2,
gli elementi del gruppo III hanno n.o. +3.
8
Il fluoro (F) ha sempre n.o. – 1.
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5.4
Calcolo del numero di ossidazione
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5.5
Numero di ossidazione e formule
La formula di un composto binario può essere
facilmente ricavata considerando
i numeri di ossidazione degli elementi presenti.
La formula si ottiene scrivendo il valore numerico
del numero di ossidazione di un elemento
come indice dell’altro elemento.
Nel caso in cui gli indici siano multipli
occorre dividere per il massimo comun divisore.
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5.5
Numero di ossidazione e formule
Nelle formule gli elementi vanno scritti
in ordine di elettronegatività crescente,
cioè sono citati seguendo la loro disposizione
da sinistra verso destra nel Sistema periodico.
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15
Il nome delle sostanze
allo stato elementare
5.6
Le sostanze costituite da atomi singoli degli elementi
hanno lo stesso nome dell’elemento
e la formula corrisponde al simbolo chimico.
Alcuni elementi si trovano in natura
in forma di molecola e devono essere indicati
con la formula molecolare
(ossigeno O2, azoto N2, idrogeno H2).
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5.7
Criteri generali di nomenclatura chimica
La nomenclatura chimica è il complesso di regole
che consente di attribuire un nome a ogni composto
di cui si conosca la formula e, viceversa, di ricavare
la formula una volta noto il nome del composto.
La nomenclatura chimica è regolamentata
dalla IUPAC.
Il nome IUPAC di un composto indica
il tipo e il numero di atomi presenti.
Ancora oggi viene spesso utilizzata
la nomenclatura tradizionale.
La nomenclatura tradizionale si basa
sui numeri di ossidazione degli elementi.
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17
Criteri generali
della nomenclatura tradizionale
5.8
La nomenclatura tradizionale classifica i composti
in binari e ternari, in base al numero di elementi presenti,
e in classi, a seconda del tipo di elementi presenti.
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18
Criteri generali
della nomenclatura tradizionale
5.8
Nel caso in cui il metallo o il non-metallo
presentino un solo n.o.,
la nomenclatura tradizionale si limita a riportare
il nome dell’elemento nel nome del composto.
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19
Criteri generali
della nomenclatura tradizionale
5.8
Nel caso in cui il metallo o il non-metallo presentino
più di un n.o., la nomenclatura tradizionale
lo specifica con apposito suffisso.
Nel caso di due soli n.o. si utilizzano il suffisso -oso
per il valore minore e -ico per quello maggiore.
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20
Criteri generali
della nomenclatura IUPAC
5.9
La IUPAC utilizza opportuni prefissi moltiplicativi per indicare
il numero di atomi o gruppi chimici presenti in un composto.
La notazione di Stock esplicita il n.o. riportandolo
tra parentesi in cifre romane al termine del nome.
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5.10
Composti contenenti metalli
I composti contenenti metalli si distinguono in 3 classi:
idruri (metalli + idrogeno),
ossidi basici (metalli + ossigeno),
idrossidi (metalli + ossigeno + idrogeno).
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22
5.10
Composti contenenti metalli
Gli idruri sono formati da idrogeno e
da un metallo o un non-metallo dei gruppi 14, 15 e 16.
L’idrogeno ha n.o. –1 (+1 quando è legato con N, P e As),
nella formula il suo simbolo si scrive
dopo il simbolo del metallo.
Nella nomenclatura IUPAC I nomi sono formati
dal termine idruro preceduto dai prefissi di-, tri-, ecc.
(a seconda del numero di idrogeni presenti)
dalla preposizione di e dal nome del metallo.
Nella nomenclatura tradizionale i nomi sono ottenuti facendo seguire
il termine idruro dal nome del metallo con l’opportuno suffisso
(-oso, -ico) per indicare, se necessario, il numero di ossidazione.
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5.10
Composti contenenti metalli
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5.10
Composti contenenti metalli
Gli ossidi basici sono composti binari
di un metallo con l’ossigeno.
L’ossigeno ha sempre numero di ossidazione –2.
La nomenclatura IUPAC chiama gli ossidi con la dizione ossido,
cui fa seguire il nome del metallo preceduto dalla preposizione di.
La nomenclatura IUPAC esplicita anche il numero di atomi presenti
per ciascun elemento utilizzando opportuni prefissi (mono-, di-, ecc.).
Nel caso in cui il metallo associato all’ossigeno
abbia due o più numeri di ossidazione,
la nomenclatura tradizionale assegna il suffisso
necessario a specificare il numero di ossidazione utilizzato.
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5.10
Composti contenenti metalli
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26
5.10
Composti contenenti metalli
Gli idrossidi sono costituiti da uno ione metallico positivo
e da ioni idrossido OH–.
Per gli idrossidi valgono le stesse regole di nomenclatura,
sia tradizionale sia IUPAC, utilizzate per gli ossidi
con la parola idrossido che prende il posto del termine ossido.
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5.10
Composti contenenti metalli
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5.11
Composti contenenti non-metalli
I composti contenenti non-metalli si distinguono in 3 classi:
idracidi (idrogeno + non-metalli),
ossidi acidi o anidridi (ossigeno + non-metalli),
ossiacidi (idrogeno + non-metalli + ossigeno).
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29
5.11
Composti contenenti non-metalli
Gli idracidi sono formati da idrogeno
associato a alogeni o zolfo.
L’idrogeno ha numero di ossidazione +1
e si trova a sinistra nella formula.
La nomenclatura IUPAC nomina gli idracidi
facendo seguire alla radice dell’elemento il suffisso -uro,
la preposizione di e la parola idrogeno.
La nomenclatura tradizionale
fa precedere la radice dell’elemento dalla parola acido
e la fa seguire dal suffisso -idrico.
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30
5.11
Composti contenenti non-metalli
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31
5.11
Composti contenenti non-metalli
Gli ossidi acidi (o anidridi) sono formati da ossigeno
associato a un non metallo.
La nomenclatura IUPAC degli ossidi acidi
segue le medesime regole degli ossidi basici.
La nomenclatura tradizionale assegna agli ossidi acidi il nome di anidridi.
Nel caso in cui un elemento abbia due o più n.o.,
si utilizzano i suffissi necessari a specificare il n.o. utilizzato.
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32
5.11
Composti contenenti non-metalli
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33
5.11
Composti contenenti non-metalli
Gli ossoacidi sono composti ternari a carattere acido,
contenenti atomi di ossigeno, di idrogeno
e di un elemento non-metallico.
La nomenclatura IUPAC prevede l’uso del termine acido,
seguito dall’indicazione del numero di atomi di ossigeno che precedono
il termine -osso-, cui fa seguito la radice del non-metallo col suffisso -ico
e infine il suo n.o., scritto tra parentesi in numeri romani.
La nomenclatura tradizionale prevede le stesse regole già viste
per gli ossidi acidi, col termine acido che sostituisce la parola anidride.
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34
5.11
Composti contenenti non-metalli
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35
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
I sali sono composti in cui sono presenti
contemporaneamente un metallo e un non-metallo.
Si originano da molteplici reazioni e in genere
presentano caratteristiche ioniche vista la elevata
differenza di elettronegatività tra il metallo e il non-metallo.
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36
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
I sali possono essere suddivisi in
binari, ternari o quaternari
a seconda del numero di elementi in gioco.
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37
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
I sali binari sono composti ionici formati da
un catione metallico e da un anione di un non-metallo.
La nomenclatura IUPAC fa seguire
alla radice del nome del non-metallo il suffisso -uro,
la preposizione di e il nome del metallo,
indicando con l’opportuno prefisso il numero di atomi presenti.
La nomenclatura tradizionale utilizza la stessa desinenza -uro
per il non-metallo mentre prevede che la radice del nome del metallo
sia seguita dal suffisso opportuno a indicare il n.o. utilizzato,
qualora siano presenti 2 o più n.o.
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38
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
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39
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
In soluzione acquosa tutti i composti acidi
possono perdere uno o più ioni H+.
Ciò che resta dell’acido prende il nome di radicale acido.
Si tratta di un anione il cui n.o complessivo è dato dalla
carica ionica, corrispondente in valore al numero di H+ persi.
La nomenclatura deriva da quella dell’acido corrispondente,
con il termine ione che sostituisce la parola acido.
Nella nomenclatura tradizionale, ai suffissi -oso e -ico
si sostituiscono, rispettivamente, i suffissi -ito e -ato.
Nella nomenclatura IUPAC, poco usata, si usa la desinenza -ato,
cui si fa seguire il n.o. del non-metallo scritto tra parentesi
in numero romano.
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40
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
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41
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
I sali ternari sono formati da radicali acidi
degli ossiacidi combinati a ioni metallici.
Nella formula dei sali ternari si indica prima il simbolo
dello ione positivo, seguito dall’anione poliatomico.
Nella nomenclatura tradizionale il nome deriva
dal corrispondente radicale acido, completo di suffissi e prefissi,
seguito dal nome dello ione positivo con i suffissi -oso e -ico
a seconda del n.o.
Nella nomenclatura IUPAC al nome del corrispondente radicale acido
si fa seguire il nome del metallo,
eventualmente preceduto da uno dei prefissi
che indicano il numero di atomi metallici presenti.
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5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
Qualora il radicale acido conservi uno o più idrogeni
si hanno i sali quaternari (o sali acidi).
In questo caso si mantiene
il sistema di denominazione descritto per i sali ternari
con l’aggiunta del prefisso idrogeno- o diidrogeno
a seconda del numero di atomi di idrogeno
rimasti nello ione.
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43
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
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44
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
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45
5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
La nomenclatura tradizionale chiama gli ioni positivi
allo stesso modo in cui chiama gli ossidi basici,
sostituendo il termine ossido con ione.
La IUPAC raccomanda di far seguire
al nome dell’elemento il numero di carica.
Può essere utilizzata la notazione di Stock,
che fa seguire il nome dell’elemento dal numero
delle cariche positive espresse in cifre romane tra parentesi.
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5.12
Composti contenenti metalli e non-metalli
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