Breve Storia Della Simbologia Chimica e nomenclatura chimica La nomenclatura chimica è regolamentata dalla I.U.P.A.C. Internazional Union for Pure and Applied Chemistry UNIONE INTERNAZIONALE di CHIMICA PURA e APPLICATA Cos’è la IUPAC Ú È un’associazione internazionale che periodicamente si riunisce per aggiornare le regole di << sintassi chimica >> alla luce delle nuove conoscenze Ú Le regole della nomenclatura chimica sono state elaborate durante il congresso IUPAC nel 1957, basato sulle precedenti proposte di Alfred Stock Ú Il principio base è la descrizione della formula per cui in base a tali regole è possibile dal nome risalire alla formula e viceversa Antoine L. Lavoisier Ú Intorno al 1787, diede per primo una sistemazione alla nomenclatura chimica rendendola simile alla moderna Ú Per gli elementi propose dei simboli geometrici Ú Introdusse i suffissi ico, oso, ato, ito, ancora oggi usati John Dalton Ú sostituì i simboli geometrici con segni circolari Jons Jacobs Berzelius Ú introdusse nel 1813 i simboli degli elementi, come noi oggi li conosciamo. Nomenclatura chimica Ú I simboli degli elementi sono costituiti da una, due o tre lettere che derivano dal nome originale, spesso latino, dell’elemento chimico. Ú Ad esempio: – C Carbonio (dal latino carbo) – O Ossigeno (dal greco oxis = aspro o acido, e gens = generatore) – U Uranio (dal pianeta Urano, scoperto pochi anni dell’elemento) – KuCKURCIATOVIO u Rame ( dal latino cuprum) Db HANIO prima Nomenclatura chimica Ú I nuovi elementi (caratterizzati da alti numeri atomici) hanno nomi provvisori, fino al momento della loro completa caratterizzazione ed accettazione da parte della comunità scientifica. Ú Il nome provvisorio si ottiene a partire dal NUMERO ATOMICO, le cui cifre vengono descritte con opportune radici seguite dal suffisso “ium”: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 nil un bi tri quad pent hex sept oct 9 enn Esempio: il nome dell’elemento 110, scoperto nel 1994, risulta un un nil ium con simbolo provvisorio Uun Nomenclatura chimica Ú Attorno al simbolo di un elemento possono essere disposti 4 indici ed 1 coefficiente che rappresentano: – Indice superiore a sinistra ….. il numero di massa A – Indice inferiore a sinistra ..… il numero atomico Z – Indice inferiore a destra ..….. il numero di atomi – Indice superiore a destra …… la carica ionica – Coefficiente stechiometrico ... il numero di unità 5 32 2+ S 2 16 VALENZA La valenza di un elemento in un composto rappresenta il numero di legami che tale elemento instaura nel composto considerato Zerovalenti Monovalenti Bivalenti Trivalenti Tetravalenti Pentavalenti He, Ne H, Cl in HCl, Ca in CaCl2, Mg in MgF2 N in NH3, P in PH3 C in CH4 P in PCl5 La valenza coincide con il numero di atomi di idrogeno che un elemento può legare o sostituire Gli elettroni di valenza Gli elettroni più esterni di un atomo sono chiamati di “Valenza”, mentre quelli più interni sono chiamati elettroni del “Nocciolo” Elemento Elettroni del nocciolo Elettroni di valenza Gruppo Tavola periodica Na 1s22s22p6 3s1 1A, 1 Si 1s22s22p6 3s23p2 4A, 14 Ti 1s22s22p6 3s23p6 4s23d2 4B, 4 As 1s22s22p6 3s23p63d10 4s24p3 5A, 15 Gli elettroni di valenza si possono rappresentare con il simbolo di Lewis nel quale gli elettroni vengono rappresentati con puntini Li Be B C N O F Ne Tutti gli elementi tendono a raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile più vicino (s2p6 o s2 per quello vicino all’elio) Tutti gli elementi tendono a raggiungere la configurazione elettronica completa o almeno ad ottetto s2p6 condividendo, strappando o cedendo elettroni (Regola dell’ottetto di Kossel) Gli elementi, per proprietà fisica e comportamento chimico, si possono suddividere in METALLI e NON METALLI. Alcuni elementi presentano caratteristiche intermedie e sono detti METALLOIDI , in corrispondenza di un loro numero di ossidazione, presentano caratteristiche intermedie e sono detti ANFOTERI. Tutti gli elementi tendono a raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile più vicino (s2p6 o s2 per l’idrogeno) NUMERO DI OSSIDAZIONE Rappresenta lo stato di combinazione di un elemento in un composto, da un punto di vista formale e pratico. Esso consiste nella carica elettrica fittizia che l’elemento assume in un composto se si pensa di associare gli elettroni di ciascun legame all’atomo considerato più elettronegativo. Il numero di ossidazione può quindi assumere valori sia positivi che negativi. Quando gli elettroni di legame vengono assegnati all’elemento più elettronegativo, esso si carica di tante cariche negative quanti sono gli elettroni acquistati. LA VALENZA NON COINCIDE CON IL NUMERO DI OSSIDAZIONE CH4 C2H6 C2H4 C2H2 Valenza C 4 4 4 4 N. ossidaz. C -4 -3 -2 -1 Numero di ossidazione 1. Numeri di ossidazione del carbonio: CH4 = -4; C = 0; CO= + 2; CO2= + 4; 2. Numeri di ossidazione dell’azoto: N2 = 0; NO = +2; NH3 = -3; La somma algebrica dei n.o. deve sempre coincidere con la carica vera. In una molecola la somma algebrica dei n.o. degli atomi è 0. In uno ione la somma algebrica è uguale alla carica dello ione H. Idrogeno –1, + 1 (non metallo) Primo Gruppo Sottogruppo A (metalli alcalini) Li. Litio +1 Na. Sodio +1 K. Potassio +1 Sottogruppo B (metalli nobili) Cu. Rame +1,+2 Ag. Argento +1 Au. Oro +1,+3 Secondo Gruppo Sottogruppo A (metalli alcalino-terrosi) Mg. Magnesio +2 Zn. Zinco +2 Ca. Calcio +2 Cd. Cadmio +2 +2 Hg. Mercurio +2,+1 (anfotero) Sottogruppo B (metallo) Sr. Stronzio (metallo) Ba. Bario +2 Terzo Gruppo Quarto Gruppo (terre) (sottogr. A del carbonio) B. Boro +3 (non metallo) C. Carbonio (+2), +4 (non metallo) Al. Alluminio +3 (anfotero) Si. Silicio (+2), +4 (non metallo) Ce. Cerio +3, + 4 (metallo) Sn. Stagno (+2), +4 (anfotero) Pb. Piombo Quinto Gruppo Sottogruppo A dell’azoto N. Azoto -3, (+1), (+2), P. Fosforo -3, (+1), As. Arsenico -3, (+1), Sb. Antimonio -3, Bi. Bismuto -3, Sesto Gruppo Sottogruppo A (non-metalli, calcogeni) O. Ossigeno -2, (-1) S. Zolfo +2, +4, +6 (+2), +4 (metallo) (+3), (+4), + 5 (non metallo) (+3), + 5 (non metallo) (+3), + 5 (non metallo) (+3) (anf.) , + 5 (non metallo) (+3) (met.) , + 5 (non metallo) Sottogruppo B Cr. Cromo +2 (metallo) +3 (anfotero) +6 (non metallo) Settimo Gruppo Sottogruppo A Sottogruppo B (Non metalli, alogeni) F. Fluoro -1 Cl. Cloro -1,+1, +3, +5, +7 +3 (anfotero) Br. Bromo -1,+1, +3, +5, +7 +6,+7 (non metallo) I. Iodio Mn. Manganese +2 (metallo) -1,+1, +3, +5, +7 Ottavo Gruppo (metalli) Fe. Ferro +2, +3 Co. Cobalto +2, +3 Ni. Nichel +2, +3 Note Carbonio: solo composti inorganici Ossigeno: -1 nei perossocomposti Idrogeno: -1 negli idruri Tutti gli elementi, come sostanze semplici, hanno n. o. zero DETERMINAZIONE DEL NUMERO DI OSSIDAZIONE DEGLI ELEMENTI NEI LORO COMPOSTI Il n.o. di un atomo in una molecola può essere determinato in base alle seguenti semplici regole: 1. Il n.o. di una specie elementare è zero. 2. Nel calcolo del n.o. non si tiene conto dei legami tra atomi dello stesso elemento. 3. Il n.o. di un catione o di un anione corrisponde alla propria carica. 4. L’idrogeno H ha sempre n.o. +1, tranne che negli idruri (composti binari con i metalli) in cui presenta n.o. –1. 5. L’ossigeno O ha sempre n.o. –2, tranne in OF2 (n.o. +2) nei perossidi (-O-O-, n.o. –1) e nei superossidi (n.o. –1/2). • Il fluoro F ha sempre n.o. –1. • Il cloro Cl ha sempre n.o. –1, tranne nei legami con F e con O à n.o. positivi. • Il Br ha sempre n.o. –1 tranne nei legami con F, O e Cl à n.o. positivi. • I metalli hanno sempre n.o. positivi; i metalli alcalini: n.o. +1 • I metalli alcalino terrosi, Zn e Cd: n. o. + 2. • Il B e l’Al: n.o. +3 • In una molecola la somma algebrica dei n.o. di tutti gli atomi deve essere zero. • In uno ione (positivo o negativo) la somma algebrica dei n.o. deve essere uguale alla carica dello ione stesso. ELEMENTI METALLI I, II, III, Sn, Pb, Bi blocco d e blocco f SEMIMETALLI Zn, Al, Si, Ge, As. Sb NON METALLI B, C, N, P, VI, VII + ossigeno OSSIDI + ossigeno OSSIDI ANFOTERI + ossigeno ANIDRIDI + acqua IDROSSIDI + acqua IDROSSIDI + acqua ACIDI OSSIGENATI idrossidi + acidi ossigenati SALI + acqua ACIDI OSSIGNATI ELEMENTI Dal nome dell’elemento si ricava la radice da usare: togliendo la “o” o la “io” finale oppure, per terminazioni differenti, lasciando il nome dell’elemento tal quale. Elemento Radice Esempio Ferro ferr- Ossido ferroso Iodio iod- Iodato, ioduro Azoto Azot- Acido azotidrico Rame rame- Ossido rameico Nichel nichel- Idrato nicheloso Eccezioni: Elemento Radice Esempio Azoto Nitr- Nitrito, Nitrato Zolfo Solfor-, solf- Acido solforico, solfato Fosforo Fosfor-, fosf Acido fosforico, fosfato Arsenico Arseni-, arsen- Arseniato, acido arsenico Manganese Mangan- Ossido manganoso Stagno Stann- Idrato stannoso Oro Aur- Cloruro Aurico METALLI (M) IDROGENO IDRURI (MH) IDRURO DI ___ CaH2 Ca OSSIGENO OSSIDI BASICI (MO) CaO OSSIDO DI ___ ( *) ACQUA * stato di ossidazione del metallo che presenta più stati di ossidazione FeO Fe203 OSSIDO FERROSO n.o BASSO OSSIDO FERRICO n.o ALTO IDROSSIDI (MOH) O BASI IDROSSIDO DI ___( *) Ca(OH)2 NON METALLI (X) IDROGENO IDRACIDO(HX) ACIDO ___IDRICO H2S TUTTI I NON METALLI DANNO COMPOSTI ACIDI * stato di ossidazione del metallo che presenta più stati di ossidazione S OSSIGENO OSSIDI ACIDO (XO) O ANIDRIDE ANIDRIDE ___OSA ANIDRIDE ___ICA SO2 SO3 OSSIDO DI ___ ( *) ACQUA OSSIACIDI (HXO) (HA) ACIDO ___OSO ACIDO ___ICO H2SO3 H2SO4 COMPOSTI BINARI CON L’OSSIGENO Sia i metalli che i non metalli nei loro numeri di ossidazione positivi, IUPAC OSSIDI METALLO + OSSIGENO OSSIDO BASICO (OSSIDO) NON METALLO + OSSIGENO OSSIDO ACIDO (ANIDRIDE) Ossidi = Metallo + Ossigeno: MxOy Gli indici x e y dipendono dai rispettivi numeri di ossidazione: Si semplificano gli indici nel caso siano divisibili per uno stesso numero M(+1) M(+2) M(+3) M(+4) + + + + O(2-) à M2O O(2-) à MO O(2-) à M2O3 O(2-) à MO2 Anidridi = Non metallo + Ossigeno: MxOy x e y dipendono dai rispettivi numeri di ossidazione: E(+1) + O(2-) à E2O E(+2) + O(2-) à EO E(+3) + O(2-) à E2O3 E(+4) + O(2-) à EO2 E(+5) + O(2-) à E2O5 E(+7) + O(2-) à E2O7 Nomenclatura IUPAC IL NOME DESCRIVE LA FORMULA : Si usano prefissi indicanti il numero di atomi di ossigeno e di atomi metallici presenti nella formula (mono, di, tri, tetra, penta, esa, octa, nona, deca, undeca, dodeca, …) n Na2O: Monossido di disodio n Fe2O3: Triossido di diferro n BaO: Monossido di bario n Li2O: Monossido di dilitio n SnO2: Diossido di stagno IUPAC: Ossidi metallici OSSIDI METALLICI Nomenclatura Tradizionale Se l’elemento ha un solo numero di ossidazione: Alla parola OSSIDO si fa seguire il nome dell’elemento; si può anche usare la proposizione di, seguita dal nome dell’elemento Se l’elemento ha due numeri di ossidazione: n n n Alla parola OSSIDO si aggiunge un attributo costituito dalla radice del nome dell’elemento e da un suffisso: -OSO riferito al numero di ossidazione più basso -ICO riferito al numero di ossidazione più alto (anche usato per composti derivati da elementi con n.o. unico) FeO Fe203 OSSIDO FERROSO n.o BASSO OSSIDO FERRICO n.o ALTO NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 International of Pure and Applied Chemistry descrizione della formula bruta CaO CuO Cu2O Fe2O3 Ossido Di Calcio Monossido Di Rame Monossido Di Dirame Triossido Di Diferro NOMENCLATURA DI STOCK 1957 UFFICIALIZZATA DALLA IUPAC Specifica con numeri romani l’esistenza di ossidi a diverso numero di ossidazione del metallo CaO CuO Cu2O Fe2O3 Ossido Ossido Ossido Ossido Di Di Di Di Calcio Rame (I) Rame (II) Ferro (III) NOMENCLATURA TRADIZIONALE, CLASSICA dipende dal numero di ossidazione del metallo: oso = n.o. più basso ico = n.o più alto CaO CuO Cu2O Fe2O3 Ossido Ossido Ossido Ossido Di Calcio Rameico Rameoso Ferrico [ Ruggine OSSIDI DEI METALLI CaO Na2O Al2O3 OSSIDO DI CALCIO OSSIDO DI SODIO OSSIDO DI ALLUMINIO SE UN ELEMENTO PRESENTA PIÙ DI UNO STATO DI OSSIDAZIONE: NOMENCLATURA CLASSICA FeO Fe203 NOMENCLATURA RAZIONALE IUPAC Descrizione della formula bruta NOMENCLATURA DI STOCK OSSIDO FERROSO n.o BASSO OSSIDO FERRICO n.o ALTO FeO Fe203 FeO Fe203 MONOSSIDO DI MONOFERRO TRIOSSIDO DI DIFERRO OSSIDO DI FERRO (II) OSSIDO DI FERRO (III) OSSIDI NON METALLICI o ANIDRIDI Nomenclatura Tradizionale Alcuni non metalli (soprattutto gli alogeni) presentano più di due n.o. positivi. Il loro nome si indica con la parola anidride seguita da un attributo al femminile con gli stessi suffissi OSA e ICA. Si utilizzano, oltre ai suffissi, anche i prefissi IPO- e PER- per distinguere i possibili composti: Rapporto: 2 a 3 +1 Cl2O anidride ipoclorosa prefisso sesqui +3 Cl2O3 anidride clorosa +5 Cl2O5 anidride clorica +7 Cl2O7 anidride perclorica IUPAC: Ossidi non metallici n n n n n n n n Cl2O: Monossido di dicloro Cl2O3: Triossido di dicloro Cl2O5: Pentossido di dicloro Cl2O7: Eptossido di dicloro CO: Monossido di carbonio CO2: Diossido di carbonio SO2: Diossido di zolfo SO3: Triossido di zolfo OSSIDI DEI NON METALLI NOMENCLATURA TRADIZIONALE SO2 S03 ANIDRIDE SOLFOROSA n.o BASSO ANIDRIDE SOLFORICA n.o ALTO NOMENCLATURA RAZIONALE IUPAC Descrizione della formula bruta SO2 S03 DIOSSIDO DI ZOLFO TRIOSSIDO DI ZOLFO NOMENCLATURA DI STOCK SO2 S03 OSSIDO DI ZOLFO(IV) OSSIDO DI ZOLFO(VI) IDROSSIDI (BASI) IUPAC Derivano formalmente dalla reazione di ossidi basici (ossidi metallici) con acqua: K2O + H2O ! 2 KOH Sono costituiti dallo ione METALLICO positivo Mn+ e da n IONI OSSIDRILI OH - . Valgono le stesse regole IUPAC per la nomenclatura degli ossidi: NaOH Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ca(OH)2 (Mono)Idrossido di sodio Diidrossido di ferro Triidrossido di ferro Diidrossido di calcio Se l’elemento ha un solo numero di ossidazione si può utilizzare la sola preposizione di: Mg(OH)2: Idrossido di magnesio IDROSSIDI Nomenclatura tradizionale Valgono le stesse regole per i suffissi utilizzati con gli ossidi: IDROSSIDO ________ -OSO IDROSSIDO ________-ICO radice del metallo la formula si costruisce ponendo accanto al simbolo del metallo tanti gruppi OH quanti ne indica il numero di ossidazione del metallo: idrossido sodico NaOH idrossido ferroso Fe(OH)2 idrossido ferrico Fe(OH)3 Na2O + H2O à 2NaOH (idrossido di sodio, soda caustica) CaO (calce viva) + H2O à Ca(OH)2 (idrossido di calcio, calce spenta) ACIDI IDRACIDI ACIDI OSSIGENATI ANIDRIDI OSSIDI ACIDI IDRACIDI Gli alogeni e lo zolfo formano nei loro n.o. negativi, acidi binari con l’H. Si indicano col suffisso –IDRICO (essi fanno comunque parte di una classe più vasta, detta dei composti binari, il cui nome sistematico IUPAC si ottiene ponendo dapprima la radice del nome dell’alogeno, più elettronegativo dell’idrogeno, a cui va aggiunta la desinenza –URO, seguito dalla preposizione di e dal nome del primo costituente) IUPAC HF HCl H2S HBr HI HCN HN3 acido fluoridrico acido cloridrico acido solfidrico acido bromidrico acido iodidrico acido cianidrico acido azotidrico fluoruro di idrogeno) cloruro di idrogeno) solfuro di idrogeno) bromuro di idrogeno) ioduro di idrogeno) cianuro di idrogeno) azoturo di idrogeno Acidi Ossigenati o Ossiacidi • Derivano dalle anidridi per formale addizione di H2O. • Nella formula si scrive dapprima l’H, quindi il simbolo dell’elemento, ed infine l’ossigeno. • Al nome dell’acido si associano gli stessi prefissi e suffissi dell’anidride da cui deriva. (anidride solforosa) SO2 + H2O à H2SO3 (acido solforoso) (anidride solforica) SO3 + H2O à H2SO4 (acido solforico) (anidride nitrica) N2O5 + H2O à H2N2O6 à 2HNO3 (ac. nitrico) (anidride carbonica) CO2 + H2O à H2CO3 (acido carbonico) Acidi Ossigenati (Anidride ipoclorosa) Cl2O + H2O à H2Cl2O2 à 2HClO (acido ipocloroso) (Anidride acido clorosa) Cl2O3 + H2O à H2Cl2O4 à 2HClO2 (acido cloroso) (Anidride clorico) Cl2O5 + H2O à H2Cl2O6 à 2HClO3 (acido clorico) (Anidride perclorico) Cl2O7 + H2O à H2Cl2O8 à 2HClO4 (acido perclorico) (Anidride bromosa) Br2O3 + H2O à H2Br2O4 à 2HBrO2 (acido bromoso) (Anidride bromica) Br2O5 + H2O à H2Br2O6 à 2HBrO3 (acido bromico) Acidi Ossigenati con diverso rapporto anidride/ acqua Alcuni non metalli, soprattutto del IV e del V gruppo danno acidi con addizione formale di una quantità variabile di molecole di H2O all’anidride. Così per uno stesso numero di ossidazione possono esistere diversi acidi, distinguibili con appropriati prefissi, fermo restando il suffisso associato a quel N.O. All’aumentare del numero di molecole d’acqua si usano i seguenti suffissi: META-, PIRO- (o DI-), ORTO. P2O5 + H2O à H2P2O6 = HPO3 (acido metafosforico) P2O5 + 2 H2O à H4P2O7 (acido pirofosforico o difosforico) P2O5 + 3 H2O à H3PO4 (acido ortofosforico) Acidi Ossigenati con diverso anidride/ acqua P2O3 + H2O→H2P2O4 P2O3 +2 H2O→H4P2O5 P2O3 +3 H2O→H6P2O6 = 2 H PO2 = H4P2O5 = 2 H3 PO3 ACIDO ACIDO ACIDO META FOSFOROSO P PIRO FOSFOROSO ORTO FOSFOROSO P2O5 + H2O→H2P2O6 P2O5 +2 H2O→H4P2O7 P2O5 +3 H2O→H6P2O8 = 2 H PO3 = H4P2O7 = 2 H3 PO4 ACIDO ACIDO ACIDO META FOSFORICO P PIRO FOSFORICO ORTO FOSFORICO B2O3 + H2O→H2B2O4 B2O3 +2 H2O→H4B2O5 B2O3 +3 H2O→H6B2O6 = 2 H BO2 = H4B2O5 = 2 H3 BO3 ACIDO ACIDO ACIDO META BORICO P PIRO BORICO P ORTO BORICO SiO2 + H2O→H2 Si O3 = H2 Si O3 2 SiO2+ 3 H2O→H6 Si2 O7 = H6 Si2 O7 SiO2 + 2 H2O→H4 Si O4 = H4 Si O4 ACIDO ACIDO ACIDO META SILICICO P PIRO SILICICO P ORTO SILICICO COMPOSTI BINARI CON L’IDROGENO Oltre agli IDRACIDI, esistono altri composti binari con l’idrogeno ü L’ossigeno, come lo zolfo in H2S, forma l’acqua H2O ü Vo gruppo si legano ad H nei loro n.o. negativi (-3): NH3 ammoniaca PH3 fosfina AsH3 arsina SbH3 stibina ü IV ° gruppo: CH4 metano SiH4 silano BH3 borano ü I metalli si combinano con l’idrogeno avente n.o. –1 formando composti comunemente detti IDRURI METALLICI: AlH3 LiH idruro di alluminio idruro di litio FeH3 idruro ferrico PEROSSIDI (-O-O-) LEGAME COVALENTE TRA DUE ATOMI DI OSSIGENO POSSONO ESSERE COVALENTI H O O ACQUA OSSIGENATA H -1 -1 O O POSSONO ESSERE IONICI Ba IONE PEROSSIDO +2 PEROSSOCOMPOSTI Sono composti in cui un ossigeno è sostituito con un gruppo O22- (gruppo PEROSSO) e contengono quindi più ossigeno dell’atteso. Essi vengono indicati con il prefisso PEROSSO- o PER-: Perossido di idrogeno (acqua ossigenata) Perossido di sodio H2O2 (H2O + ossigeno) Na2O2 (Na2O + ossigeno) Acido perossosolforico H2SO5 (H2SO4 + ossigeno) (persolforico) Perossodisolfato di potassio K2S2O8 (K2S2O7 + ossigeno) SUPEROSSIDO K2O = ossido di potassio fonte di ossigeno nei generatori chimici di ossigeno, come quelli usati nello space shuttle e sui sottomarini. 2NaO2 → 2 NaO + O2 Composto del diossigeno distanza O-O in Å ordine di legame Numero Ox Catione diossigenile O2+ 1,12 2,5 +1 Diossigeno O2 1,21 2 0 1 -1 <1 -1/2 Perossido O22Superossido O2- 1,28 1,49 Il superossido è biologicamente abbastanza tossico (distrugge il Fe-S e libera Fe e radicale OH) ed è usato dal sistema immunitario per uccidere i microorganismi patogeni ma è anche un prodotto di scarto della respirazione mitocondriale. Viene Prodotto dall‘ enzima NADPH ossidasi mentre viene distrutto dalla SOD. COMPOSTI BINARI TRA NON METALLI I non metalli danno frequentemente tra loro composti binari covalenti. All’elemento più elettronegativo si dà il suffisso – URO: ICl Si3N4 OF2 SiC P2S3 cloruro di iodio nitruro di silicio fluoruro di ossigeno carburo di silicio solfuro fosforoso (unico composto in cui O ha n.o. +2) IONI METALLICI e IONI POSITIVI (CATIONI) nomenclatura tradizionale La formula degli ioni metallici si indica ponendo a destra in alto del simbolo dell’elemento metallico tante cariche positive quante ne indica il numero di ossidazione. La nomenclatura corrisponde a quella degli ossidi ed idrossidi, premettendo la parola IONE: Cu+ Cu2+ ione rameoso ione rameico A volte una parte della carica positiva viene saturata dall’ossigeno (n.o. –2), che annulla 2 cariche positive. Tali ioni vengono chiamati col suffisso –ILE, e possono essere sia con metalli che con non metalli: Fe2+ Fe3+ ione ferroso ione ferrico BiO+ VO2+ NO+ NO2+ ione bismutile ione vanadile ione nitrosile ione nitrile IONI METALLICI e IONI POSITIVI (CATIONI) nomenclatura tradizionale • L’idrogeno, nel suo n.o. +1, forma lo ione positivo H+ detto ione idrogeno (idrogenione), detto anche protone. • Gli ioni positivi ottenuti per addizione di H+ su composti di non metalli con n.o. negativo, vengono indicati con suffisso –ONIO: NH4+ PH4+ H3O+ ione nitronio (o ammonio) ione fosfonio ione ossonio IONI METALLICI e IONI POSITIVI (CATIONI) nomenclatura IUPAC 1. Per uno ione monoatomico positivo, cioè un catione metallico, il nome del metallo è preceduto dalla parola “ione”. Esempio: Na+, ione sodio, Ca++ ione calcio. 2. Per i metalli di transizione, i quali possono avere più di uno ione positivo, si usa un numero romano per indicare la carica dello ione. Esempio: Fe++, ione ferro (II), Fe+++, ione ferro (III), Hg2+ ione mercurio (II), Hg22+ ione mercurio (I). 3. Per i cationi non metallici si fa spesso ricorso alla nomenclatura corrente. Esempio NH4+, ione ammonio. Ione Li+ 3p 3n 2e Ioni negativi HC4N3Ione Ione Ione idruro carburo nitruro O2FIone Ione ossido fluoruro P3S2ClIone Ione Ione fosfuro solfuro cloruro Gli ANIONI monoatomici hanno desinenza URO. Lo ione O2- fa eccezione e viene indicato con la parola ossido. Gli ioni F-, Cl-, Br-, I-, S2- possono essere considerati derivati dall’acido alogenidrico per perdita di uno ione H+ (residuo alogenico) BrIone bromuro IIone ioduro Ioni Poliatomici, ossoanioni v Quello che resta di un acido ossigenato per perdita di atomi di idrogeno si chiama radicale acido. Per ogni idrogeno tolto si aggiunge una carica negativa. Ø Il numero delle cariche costituisce la valenza del radicale Si usano suffissi diversi da quelli dei corrispondenti acidi: -OSO à -ITO -ICO à -ATO CO32Ione carbonato ClOIone NO2Ione nitrito NO3Ione nitrato SO32Ione solfito SO42Ione solfato ClO2Ione ClO3Ione ClO4Ione BrO4Ione ipoclorito clorito clorato perclorato BrOIone BrO2Ione BrO3Ione ipobromito bromito bromato perbromato Ioni Poliatomici, ossoanioni HClO acido ipocloroso HClO2 acido cloroso HClO3 acido clorico HClO4 acido perclorico HBrO acido ipobromoso HBrO2acido bromoso HBrO3acido bromico HBrO4acido perbromico HNO2 acido nitroso HNO3 acido nitrico H2SO3 acido solforoso H2SO4 acido solforico H3PO4 acido fosforico ClOClO2ClO3ClO4BrOBrO2BrO3BrO4NO2NO3SO32SO42PO43- ione ipoclorito ione clorito ione clorato ione perclorato ione ipobromito ione bromito ione bromato ione perbromato ione nitrito ione nitrato ione solfito ione solfato ione fosfato Ossoanioni contenenti idrogeno La perdita parziale di ioni H+ dà luogo a radicali ionici negativi indicati col prefisso IDROGENO-: HSO4- à ione idrogenosolfato E, se necessario, anche i prefissi mono-, di-, tri- per indicare il numero di ioni H+: H2PO4- à ione diidrogenofosfato HPO42H2PO4HCO3HSO4HSO3Ione Ione Ione Ione Ione Idrogeno Diidrogeno Idrogeno Idrogeno Idrogeno -fosfato -fosfato -carbonato -solfato -solfito Bicarbonato, bisolfato, bisolfito Nomenclatura corrente: prefisso “bi” Ossoanioni Oltre ai radicali acidi, esistono ioni negativi di altro tipo. Per addizione formale di ioni ossidrili OH- su elementi a carattere anfotero si ottengono ioni negativi indicati col prefisso IDROSSOe col suffisso –ATO: Sb(OH)6Al(OH)4Zn(OH)42- ione idrossoantimoniato ione idrossoalluminato ione idrossozincato Gli ioni ottenuti per unione di alogeni (nei loro n.o. negativi) con elementi con n.o. positivi, vengono indicati con prefissi bi-, tri-, tetra-, penta-, esa-, per indicare il numero di atomi di alogeno presenti, le radici fluoro-, cloro-, bromo-, iodo-, desinenza ato: HgI42PtCl62SnCl62- ione tetraiodomercurato ione esacloroplatinato ione esaclorostannato Sali (MXO) (MA) I sali si originano per reazione tra un composto derivato da un metallo (ossido basico, idrossido o il metallo stesso) ed un composto derivato da un non metallo (anidride, acido o lo stesso non metallo) ACIDO + BASE LA PARTE POSITIVA PROVIENE DALLA BASE LA PARTE NEGATIVA DALL’ACIDO Un sale è costituito da una parte metallica (ione del metallo o altro catione tra quelli descritti) e da una parte non metallica (un radicale acido o altri anioni). Il NOME comincia dalla parte negativa (Radicale acido completo di suffissi e prefissi) seguito dal nome dello ione positivo con i suffissi –OSO e –ICO a seconda del n.o. La FORMULA Comincia con la parte positiva seguita dal radicale acido. Al primo diamo come indice la valenza del secondo e viceversa poi, se è possibile, si semplificano gli indici dividendoli per uno stesso numero. Esempi SOLFATO FERROSO: n SO3: anidride solforica n H2SO4: acido solforico n n SO42- : radicale solfato (valenza 2) Fe2+ ione ferroso (valenza 2) Fe2(SO4)2 CARBONATO SODICO: n CO2: anidride carbonica n H2CO3: acido carbonico n n CO32-: radicale carbonato (valenza 2) Na+: ione sodico (valenza 1) semplificando FeSO4 Na2CO3 Esempi PERCLORATO RAMEICO: Cl2O7: anidride perclorica n HClO : acido perclorico 4 n ClO -: radicale perclorato 4 (valenza 1) n n Cu2+:ione rameico (valenza 2) Cu(ClO4)2 IPOIODITO POTASSICO: I2O: anidride ipoiodosa n HIO: acido ipoiodoso n IO- : radicale ipoiodito (valenza 1) n K+: ione potassico (valenza 1) n KIO Esempi n n n n n n n n n n n n n K2CO3: Cu(NO3)2: CuCl: FeCl3: Fe2(SO3)3: Na2SO4: BaSO4: Na3PO4: Al2S3: AlPO4: MnCl2: KMnO4: NH4Cl: carbonato potassico nitrato rameico cloruro rameoso cloruro ferrico solfito ferrico solfato sodico solfato di bario fosfato sodico solfuro di alluminio fosfato di alluminio cloruro di manganese permanganato di potassio cloruro di ammonio I sali formati dai radicali derivati dagli acidi per parziale perdita di ioni H+ sono detti SALI ACIDI. Ad esempio da H2SO4 si possono formare sia SO42- (valenza 2) sia HSO4(valenza 1). I sali che derivano da questi nuovi radicali acidi sono genericamente indicati come sali acidi oppure vengono chiamati col prefisso IDROGENO-. Quindi lo ione HSO4- verrà denominato solfato acido oppure idrogenosolfato. SOLFATO ACIDO MANGANOSO n n HSO42-: radicale idrogenosolfato (valenza 1) Mn2+ :ione manganoso (valenza 2) Mn(HSO4)2 ESEMPIO: H3PO4 acido ortofosforico da cui derivano i seguenti radicali acidi: H2PO4- ione fosfato biacido o diidrogenofosfato Ca(H2PO4)2 diidrogenofosfato calcico (o di calcio) (anche fosfato monocalcico) n HPO42- ione fosfato monoacido oppure ione monoidrogenofosfato CaHPO4 monoidrogenofosfato calcico (o di calcio) (anche fosfato bicalcico) n PO43- ione fosfato Ca3(PO4)2 fosfato calcico (o di calcio) (anche fosfato tricalcico) n Classificazione dei Composti Binari n n Ci sono due classi di composti binari (formati cioè da due elementi chimici): I composti di tipo ionico I composti di tipo molecolare. Composti Ionici n n Sono costituiti da un catione metallico (che si scrive per primo nella formula) e da un anione non metallico. I composti più importanti appartenenti a questa classe sono: n n n Ossidi basici Idruri Sali binari derivati dagli idracidi Composti Covalenti n n I composti molecolari sono costituiti da due non metalli (si scrive per primo quello con elettronegatività più bassa) I composti più importanti appartenenti a questa classe sono n n n gli ossidi acidi o anidridi nel linguaggio tradizionale gli idracidi gli idruri covalenti OSSIDI n n n In essi l’ossigeno ha sempre n.o. = -2 La formula degli ossidi vede sempre l’ossigeno a destra preceduto da un altro elemento. A seconda dell’elemento che precede l’ossigeno si possono distinguere n n ossidi basici ossidi acidi OSSIDI BASICI = METALLO + OSSIGENO 2Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s) Il comportamento basico è indicato dalla reazione dell’ossido con l’acqua, nella quale si formano ioni OH- che colorano la cartina tornasole di blu NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 International of Pure and Applied Chemistry descrizione della formula bruta CaO CuO Cu2O Fe2O3 Ossido Di Calcio Monossido Di Rame Monossido Di Dirame Triossido Di Diferro NOMENCLATURA DI STOCK 1957 UFFICIALIZZATA DALLA IUPAC Specifica con numeri romani l’esistenza di ossidi a diverso numero di ossidazione del metallo CaO CuO Cu2O Fe2O3 Ossido Ossido Ossido Ossido Di Di Di Di Calcio Rame (I) Rame (II) Ferro (III) NOMENCLATURA TRADIZIONALE, CLASSICA dipende dal numero di ossidazione del metallo: oso = n.o. più basso ico = n.o più alto CaO CuO Cu2O Fe2O3 Ossido Ossido Ossido Ossido Di Calcio Rameico Rameoso Ferrico [ Ruggine OSSIDI ACIDI = NON METALLO + OSSIGENO e/o ANIDRIDI C (s) + O2(g) → CO2(g) Il comportamento acido è indicato dalla reazione dell’ossido con l’acqua, nella quale si formano ioni H + che colorano la cartina tornasole di rosso. NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 descrizione della formula bruta CO2 N2O5 Diossido Di Carbonio Pentossido Di Diazoto NOMENCLATURA DI STOCK 1957 UFFICIALIZZATA DALLA IUPAC Specifica con numeri romani l’esistenza di anidridi a diverso numero di ossidazione del non metallo CO2 N2O5 Ossido Di Carbonio (IV) Ossido Di Azoto (V) NOMENCLATURA TRADIZIONALE, CLASSICA dipende dal numero di ossidazione del non metallo n.o=7 Anidride Per-nome Non Metallo–ica Cl2O7 Anidride Perclorica n.o=5 Anidride nome Non Metallo–Ica Cl2O5 Anidride clorica n.o=3 Anidride nome Non Metallo–osa Cl2O3 Anidride clorosa Cl2O Anidride Ipoclorosa n.o=1 Anidride Ipo-nome Non Metallo–osa PEROSSIDI n Tipo particolare di ossidi, contiene due atomi di ossigeno legati tra loro -O-O- o perossido di idrogeno H2O2 O22- H O H O più comunemente noto come acqua ossigenata IDRURI n I composti binari con l’idrogeno prendono il nome di idruri. Possono essere divisi in tre categorie: Idruri salini n Idruri covalenti n Idracidi n IDRURI SALINI = METALLO + IDROGENO 2 Na(s) + H2 (g) → 2 NaH(s) NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 International of Pure and Applied Chemistry NaH LiH Idruro Di sodio Idruro Di Litio IDRURI COVALENTI = NON METALLO + IDROGENO (o SEMIMETALLO) n N2 (g) + 3H2 (g) → NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 International of Pure and Applied Chemistry descrizione della formula bruta SiH4 NH3 PH3 AsH3 Tetraidruro Triidruro di Triidruro di Triidruro di di Silicio Azoto Fosforo Arsenico NH3(g) NOMENCLATURA TRADIZIONALE, CLASSICA SiH4 Silano NH3 Ammoniaca PH3 Fosfina AsH3 Arsina In questi casi la IUPAC consiglia l’uso dei nomi comuni IDRACIDI = NON METALLO + IDROGENO n Cl2 (g)+ H2 (g) → 2 HCl(g) Sono costituiti da un piccolo gruppo di composti binari, di natura molecolare, contenenti atomi di idrogeno e atomi di non metalli I principali radicali non metallici che si uniscono agli atomi di idrogeno sono FFluoruro ClCloruro BrBromuro IIoduro S2Solfuro CNCianuro NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 International of Pure and Applied Chemistry descrizione della formula bruta HF HCl HBr HI H2S HCN Floruro di idrogeno Cloruro di Idrogeno Bromuro di Idrogeno Ioduro di Idrogeno Solfuro di Diidrogeno Cianuro di Idrogeno viene utilizzato quando il composto è puro NOMENCLATURA TRADIZIONALE, CLASSICA Acido----Non Metallo-----Idrico HF HCl HBr HI H2S HCN Acido Acido Acido Acido Acido Acido Flor idrico Cloridrico Bromidrico Iodidrico Solfidrico Cianidrico viene utilizzato quando il composto è in soluzione Classificazione Dei Composti Ternari n n Ci sono due classi di composti binari (formati cioè da due elementi chimici): I composti di tipo ionico I composti di tipo molecolare. Composti Ternari Sono formati dalla combinazione di tre differenti elementi. I principali composti sono: n Idrossidi composti ionici n Ossiacidi (o ossoacidi) composti covalenti n Sali ternari derivati dagli ossoacidi composti ionici BASI / IDROSSIDI = OSSIDO + ACQUA n 2MgO(s) +H2 O(l) → 2 MgOH(acq) Sono composti di tipo ionico che si ottengono facendo reagire gli ossidi basici con l’acqua Il gruppo monovalente caratteristico degli idrossidi è il gruppo OH- detto ossidrile. NOMENCLATURA RAZIONALE O IUPAC 1959 International of Pure and Applied Chemistry descrizione della formula bruta) MgOH monoidrossido di Magnesio Fe(OH)2 diidrossido di Ferro Fe(OH)3 triidrossido di Ferro NOMENCLATURA DI STOCK UFFICIALIZZATA DALLA IUPAC Specifica con numeri romani l’esistenza di anidridi a diverso numero di ossidazione del non metallo MgOH idrossido di magnesio Fe(OH)2 idrossido di Ferro (II) Fe(OH)3 idrossido di Ferro (III) N O M E N C L A T U R A TRADIZIONALE, CLASSICA dipende dal numero di ossidazione del metallo OSO n.o. più basso ICO n.o più alto MgOH idrossido di magnesio Fe(OH)2 idrossido Ferroso Fe(OH)3 idrossido Ferrico OSSIACIDI =ANIDRIDE + ACQUA n SO3(g) + H2O(l) → H2SO4 (acq) Si ottengono facendo reagire gli ossidi acidi con acqua. NOMENCLATURA DI STOCK UFFICIALIZZATA DALLA IUPAC Specifica con numeri romani l’esistenza di anidridi a diverso numero di ossidazione del non metallo Cl2O7 + H2O→H2Cl2O8 Cl2O5 + H2O→H2Cl2O6 Cl2O3 + H2O→H2Cl2O4 Cl2O + H2O→H2Cl2O2 = = = = 2 HClO4 2HClO3 2 HClO2 2 HClO Acido Acido Acido Acido tetrossoClorIco (VII) triossoClo Ico (V) diossoClorico(III) ossoClor Ico (I) NOMENCLATURA TRADIZIONALE, CLASSICA dipende dal numero di ossidazione del non metallo Acido per ---nome del non metallo -----ico Acido nome del non metallo -----ico Acido nome del non metallo -----oso Acido ipo ---nome del non metallo -----oso Cl2O7 + H2O→H2Cl2O8 Cl2O5 + H2O→H2Cl2O6 Cl2O3 + H2O→H2Cl2O4 Cl2O + H2O→H2Cl2O2 SO3 + H2O→H2SO4 SO2 + H2O→H2SO3 = = = = 2 HClO4 2 HClO3 2 HClO2 2 HClO Acido Acido Acido Acido Acido Acido Per Clor ico Clor ico Clor oso Ipo Clor oso Solfor ico Solfor oso OSSIACIDI ORTO- META- PIRO- n Alcune anidridi possono combinarsi con diversi rapporti di H2O P2O3 + H2O→H2P2O4 P2O3 +2 H2O→H4P2O5 P2O3 +3 H2O→H6P2O6 = 2 H PO2 = H4P2O5 = 2 H3 PO3 ACIDO ACIDO ACIDO ACIDO ACIDO ACIDO META FOSFOROSO P PIRO FOSFOROSO ORTO FOSFOROSO P2O5 + H2O→H2P2O6 P2O5 +2 H2O→H4P2O7 P2O5 +3 H2O→H6P2O8 = 2 H PO3 = H4P2O7 = 2 H3 PO4 META FOSFORICO P PIRO FOSFORICO ORTO FOSFORICO B2O3 + H2O→H2B2O4 B2O3 +2 H2O→H4B2O5 B2O3 +3 H2O→H6B2O6 = 2 H BO2 = H4B2O5 = 2 H3 BO3 ACIDO ACIDO ACIDO META BORICO P PIRO BORICO P ORTO BORICO SiO2 + H2O→H2 Si O3 = H2 Si O3 2 SiO2+ 3 H2O→H6 Si2 O7 = H6 Si2 O7 SiO2 + 2 H2O→H4 Si O4 = H4 Si O4 ACIDO ACIDO ACIDO META SILICICO P PIRO SILICICO P ORTO SILICICO SALI n n n I Sali sono composti ionici che derivano dagli acidi per sostituzione (parziale o totale) di uno o più idrogeni con uno ione metallico oppure con lo ione ammonio NH3+ ACIDO + BASE = SALE + H2O la parte negativa proviene dall’acido la parte positiva proviene dalla base HCl + NaOH → NaCl + H2 O 2 HNO3 + Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 + 2 H2 O Prende il nome dalla parte negativa e si specifica la parte positiva SALI BINARI Si usa per lo più la nomenclatura tradizionale La parte negativa ha desinenza URO se proviene da un IDRACIDO: NaCl CLORURO DI SODIO deriva dall’idracido HCl Ac.Cloridrico SALI TERNARI n La parte negativa segue le seguenti regole se proviene da un OSSIACIDO: ACIDO PER--Nome Del Non Metallo--ICO PER--Nome Del Non Metallo--ATO di-ACIDO Nome Del Non Metallo--ICO Nome Del Non Metallo--ATO di-ACIDO Nome Del Non Metallo--OSO Nome Del Non Metallo--ITO di-ACIDO IPO--Nome Del Non Metallo—OSO IPO--Nome Del Non Metallo--ITO di-- Ca(NO3)2 NITRATO DI CALCIO deriva dall’ossiacido HNO3 Ac. Nitrico SALI CONTENENTI IDROGENI n NaH2PO4 Na2 HPO4 Na3PO4 HCO3HSO4 Se l’acido di provenienza contiene più di due idrogeni e c’è possibilità di confusione si usano la seguenti regole (Es. H3PO4) NOMENCLATURA IUPAC NOMENCLATURA TRADIZIONALE CLASSICA Diidrogeno fosfato di sodio Idrogeno fosfato di sodio Fosfato di sodio Idrogeno carbonato Idrogeno solfato Fosfato bi acido - fosfato mono sodico Fosfato mono acido - fosfato bisodico Fosfato trisodico Carbonato acido (bicarbonato) bisolfato acido I sali si diranno acidi se contengono idrogeno si diranno neutri se non contengono più idrogeni Ma questo non ha nulla a che fare con il loro reale comportamento di acidi o di basi !!! ELEMENTI METALLI I, II, III, Sn, Pb, Bi blocco d e blocco f SEMIMETALLI Zn, Al, Si, Ge, As. Sb NON METALLI B, C, N, P, VI, VII + ossigeno OSSIDI + ossigeno OSSIDI ANFOTERI + ossigeno ANIDRIDI + acqua IDROSSIDI + acqua IDROSSIDI + acqua ACIDI OSSIGENATI idrossidi + acidi ossigenati SALI + acqua ACIDI OSSIGNATI OSSIACIDI HNO3 H2CO3 ACIDO NITRICO ACIDO CARBONICO IDRACIDI HF HCl HI HBr HCN ACIDO ACIDO ACIDO ACIDO ACIDO FLUORIDRICO CLORIDRICO IODIDRICO BROMIDRICO CIANIDRICO IDROSSIDI Fe(OH)2 Fe(0H)3 IDROSSIDO FERROSO n.o BASSO IDROSSIDO FERRICO n.o ALTO OSSOANIONI DERIVANO DAGLI OSSIACIDI PER PERDITA DI IONI IDROGENO (H+) HNO3 H2CO3 ACIDO NITRICO ACIDO CARBONICO SALI NO3- IONE NITRATO CO3-2 IONE CARBONATO HCO3- IONE BICARBONATO NEUTRI TUTTI GLI IDROGENI DELL’ACIDO SONO STATI SOSTITUITI DA IONI METALLICI Na2CO3 CARBONATO DI SODIO ACIDI QUANDO NON TUTTI GLI IDROGENI DELL’ACIDO SONO STATI SOSTITUITI DA IONI METALLICI NaHCO3 BICARBONATO DI SODIO BASICI QUANDO CONTENGONO IONI OSSIDRILI (OH-) Bi(OH)2NO3 NITRATO DIIDROSSIDO DI BISMUTO (III) O NITRATO BIBASICO DI BISMUTO (III)