Capitolo 13 - Nomi e formule dei composti chimici

Mario Rippa – La Chimica di Rippa
Struttura
degli atomi e
delle molecole alla
chimica della vita
Dalla
Secondo biennio
Nomi e formule
dei composti chimici
Capitolo 13
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
La formula di un composto
Valenza e numero di ossidazione
Calcolo del numero di ossidazione
Numero di ossidazione e formule
Nomenclatura chimica
Il nome delle sostanze allo stato elementare
Il nome degli ossidi
Il nome degli idracidi e degli idruri
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Nomi e formule
dei composti chimici
Capitolo 13
13.9
13.10
13.11
13.12
13.13
13.14
13.15
Il nome dei perossidi
Il nome dei sali binari
Il nome degli idrossidi
Il nome degli ossoacidi
Il nome dei radicali acidi
Il nome degli ioni positivi
Il nome dei sali ternari
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13.1
La formula di un composto
La formula chimica di un composto fornisce
informazioni sul numero e sul tipo di atomi che
costituiscono il composto.
La formula molecolare di un composto rappresenta
il rapporto numerico tra gli atomi che costituiscono
una singola molecola.
C6H6
Formula molecolare
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13.1
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.
CH
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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13.2
Valenza e numero di ossidazione
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
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.
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13.2
Valenza e 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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13.2
Valenza e 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.
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13.3
Calcolo del numero di ossidazione
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13.3
Calcolo del numero di ossidazione
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13.4
Numero di ossidazione e formule
La formula di un composto 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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13.4
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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13.5
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
dalle regole elaborate dalla IUPAC
(International Union of Pure and Applied Chemistry).
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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13.5
Nomenclatura chimica
La nomenclatura IUPAC 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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Il nome delle sostanze
allo stato elementare
13.6
Le sostanze costituite da atomi singoli degli elementi
hanno lo stesso nome dell’elemento
e la formula corrisponde al simbolo chimico.
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13.7
Il nome degli ossidi
Gli ossidi sono composti binari dell’ossigeno.
In questi composti l’ossigeno ha sempre
numero di ossidazione –2.
Gli ossidi formati dai metalli vengono definiti
ossidi basici e si formano per reazione diretta
tra il metallo e l’ossigeno.
4K + O2 → 2K2O
Gli ossidi formati dai non-metalli vengono definiti
ossidi acidi e si formano per reazione diretta
tra il non-metallo e l’ossigeno.
S + O2 → SO2
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13.7
Il nome degli ossidi
La nomenclatura IUPAC chiama i composti binari
dell’ossigeno con la dizione ossido, cui si fa seguire
il nome dell’elemento preceduto dalla preposizione di.
La nomenclatura IUPAC esplicita anche
il numero di atomi presenti per ciascun elemento
utilizzando opportuni prefissi.
N2O3 triossido di diazoto
N2O5 pentossido di diazoto
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13.7
Il nome degli ossidi
La nomenclatura tradizionale assegna
agli ossidi acidi il nome di anidridi.
Nel caso in cui un elemento abbia
due numeri di ossidazione, si utilizza il suffisso
-oso oppure -osa, nelle specie a n.o. più basso,
e -ico oppure -ica, per le specie a n.o. più alto.
Cu2O
CuO
SO2
SO3
(n.o.Cu
(n.o.Cu
(n.o.S
(n.o.S
= +1)
= +2)
= +4)
= +6)
ossido rameoso
ossido rameico
anidride solforoso
anidride solforica
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13.7
Il nome degli ossidi
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13.8
Il nome degli idracidi e degli idruri
Gli idracidi e gli idruri sono composti binari
dell’idrogeno.
Gli idracidi sono formati da idrogeno
e da alogeni o zolfo.
L’idrogeno ha numero di ossidazione +1
e si trova a sinistra nella formula.
HCl
H2S
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13.8
Il nome degli idracidi e degli idruri
La nomenclatura IUPAC nomina gli idracidi
facendo seguire alla radice dell’elemento il suffisso -uro,
la preposizione di e la parola idrogeno.
HCl cloruro di idrogeno
H2S solfuro di diidrogeno
La nomenclatura tradizionale
fa precedere la radice dell’elemento dalla parola acido
e la fa seguire dal suffisso -idrico.
HCl acido cloridrico
H2S acido solfidrico
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13.8
Il nome degli idracidi e degli idruri
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)
e il suo simbolo si scrive dopo il simbolo del metallo
nella formula.
I nomi sono formati dal termine idruro, nella
nomenclatura IUPAC preceduto dai prefissi di-, tri- ecc.
a seconda del numero di idrogeni presenti,
dalla preposizione di e dal nome dell’elemento.
NaH idruro di sodio
AlH3 triidruro di alluminio
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13.8
Il nome degli idracidi e degli idruri
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13.9
Il nome dei perossidi
I perossidi sono composti binari dell’ossigeno
con due atomi di ossigeno legati tra loro.
Il numero di ossidazione dei due atomi di ossigeno è –1.
I perossidi si nominano come gli ossidi aggiungendo
il prefisso per- davanti al termine ossido.
Na2O2 perossido di sodio
H2O2
perossido di idrogeno o acqua ossigenata
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13.10
Il nome dei sali binari
I sali sono composti che si originano per reazione
tra un metallo, o un qualsiasi composto
derivato da un metallo, e un non-metallo,
o un composto derivato da un non-metallo.
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13.10
Il nome dei sali binari
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 dell’elemento non-metallico il suffisso -uro,
la preposizione di e il nome del metallo,
indicando con l’opportuno prefisso
il numero di atomi presenti.
FeCl2
FeCl3
dicloruro di ferro
tricloruro di ferro
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13.10
Il nome dei sali binari
La nomenclatura tradizionale prevede
che la radice del nome dell’elemento metallico
sia seguita dal suffisso -oso,
nelle specie a n.o. più basso,
e -ico, nelle specie a n.o. più alto.
FeCl2 (n.o.Fe = +2) cloruro ferroso
FeCl3 (n.o.Fe = +3) cloruro ferrico
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13.10
Il nome dei sali binari
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13.11
Il nome degli idrossidi
Gli idrossidi sono composti ternari formati
da un metallo, ossigeno e idrogeno e si formano
dalla reazione tra un ossido basico e acqua.
K2O + H2O → 2KOH
Gli idrossidi sono costituiti da uno ione metallico positivo
e da ioni idrossido OH– .
Na (n.o. = +1): NaOH
Ca (n.o. = +2): Ca(OH)2
Al (n.o. = +2): Al(OH)3
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13.11
Il nome degli idrossidi
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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13.12
Il nome degli ossoacidi
Gli ossoacidi sono composti ternari a carattere acido,
contenenti atomi di ossigeno, di idrogeno
e di un elemento non-metallico.
Nella formula si scrive prima l’idrogeno,
poi il simbolo dell’elemento non-metallico e l’ossigeno.
H2SO3 ; H2CO3
Gli ossoacidi possono essere considerati come
derivati dalla reazione con acqua delle anidridi.
SO2 + H2O → H2SO3
CO2 + H2O → H2CO3
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13.12
Il nome degli ossoacidi
La nomenclatura tradizionale
prevede le stesse regole già viste per gli ossidi acidi,
col termine acido che sostituisce la parola anidride.
H2SO3 acido solforoso
H2CO3 acido carbonico
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13.2
Il nome degli ossoacidi
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 numero
di ossidazione, scritto tra parentesi in numeri romani.
H2SO3 acido triossosolforico (IV)
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13.12
Il nome degli ossoacidi
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34
13.12
Il nome degli ossoacidi
La formula di struttura degli ossoacidi
può essere ricavata ricordando che:
ciascun atomo di idrogeno è legato con un legame
covalente semplice a un atomo di ossigeno;
gli atomi di ossigeno legati all’idrogeno
sono uniti con un altro legame covalente semplice
all’atomo del non-metallo;
gli atomi di ossigeno non legati all’idrogeno
sono uniti all’atomo del non-metallo
con legami doppi o con legami dativi.
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13.12
Il nome degli ossoacidi
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36
13.13
Il nome dei radicali acidi
Un radicale acido è uno ione che deriva da un ossoacido
per perdita parziale o totale degli atomi di idrogeno.
Nella rappresentazione della formula
di un radicale acido si pongono in alto a destra
tante cariche negative quanti sono gli idrogeni perduti.
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13.13
Il nome dei radicali acidi
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,
mentre al suffisso -idrico si sostituisce il suffisso -uro.
Nella nomenclatura IUPAC 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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13.13
Il nome dei radicali acidi
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13.14
Il nome degli ioni positivi
La nomenclatura tradizionale chiama gli ioni positivi
allo stesso modo in cui chiama gli ossidi,
sostituendo il termine ossido con ione.
La nomenclatura secondo il numero di Stock
fa seguire il nome dell’elemento dal numero delle
cariche positive espresse in cifre romane tra parentesi.
La IUPAC raccomanda di far seguire
al nome dell’elemento il numero di carica.
Fe2+ (n.o. = +2) ione ferroso o ione ferro (II) o ione ferro (2+)
Fe3+ (n.o. = +3) ione ferrico o ione ferro (III) o ione ferro (3+)
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13.15
Il nome dei sali ternari
I sali ternari sono composti ionici formati
da un catione metallico o un altro ione positivo
e da uno ione poliatomico.
Solfato di calcio CaSO4
Cloruro di ammonio NH4Cl
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13.15
Il nome dei sali ternari
Nella formula si indica
prima il simbolo dello ione positivo,
seguito dall’anione poliatomico.
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13.15
Il nome dei sali ternari
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 numero di ossidazione.
FeSO4
solfato ferroso
Al2(SO)4 solfato di alluminio
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13.15
Il nome dei sali ternari
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.
FeSO4
tetraossosolfato (VI) di ferro (II)
Al2(SO)4 tris(tetraossosolfato) (VI) di dialluminio
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13.15
Il nome dei sali ternari
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