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Riferimenti per i docenti • [email protected] • [email protected] • Tel. 011-564-4688 2° Ufficio 2° piano DICHI Dipartimento di ingegneria chimica e dei materiali Testi consigliati • Daniele Mazza, “Fondamenti di CHIMICA”, Società editrice Esculapio, 2005, pag. 400 b.n., € 35,00 (40,00?) • Oxtoby David W. - Nachtrieb Norman H. Freeman Wade A., “Chimica Moderna”, Edises, 2002, pag. 998, 4 colori, € 40,00 • Paolo Silvestroni, “Fondamenti di CHIMICA”, CEA, 1996, pag. 1022 b.n., € 78,00 • James E. Brady, John R. Holum, “Fondamenti di CHIMICA”, Zanichelli, 1985, pag. 952, 2 colori, € 102,00 Siti web consigliati http://www.polito.it/ (sito personale prof. Mazza) http://didattica-online.polito.it Nome utente: Password: studente na6021023 http://it.wikipedia.org/wiki/Tavola_periodica http://rodomontano.altervista.org/appunti.php La Chimica La chimica è la scienza che studia le caratteristiche, la struttura e le trasformazioni della materia e gli scambi energetici connessi a tali trasformazioni. L’Universo è composto di materia ed energia, due aspetti della medesima entità che possono convertirsi l’una nell’altra secondo la relazione E = mc2. Nomenclatura di chimica inorganica Esercizi disponibili su http://www.hcl.it/chimica/chimicagenerale/numerossidazi one.htm J.J.Berzelius Agli inizi dell’800 erano già stati identificati una cinquantina di elementi chimici che il chimico svedese J.J. Berzelius raccolse in una tabella proponendo la simbologia chimica attualmente in uso. Simbologia chimica Ciascun elemento chimico viene univocamente associato ad un simbolo, in genere corrispondente all’iniziale del suo nome latino (o alle prime due lettere se vi è possibilità di equivoco con altri elementi). Ad esempio C è il carbonio, Ca il calcio, Ce il cerio, Co il cobalto, Cu il rame. Nomenclatura elementi con Z>100 Nomi e simboli derivano direttamente dal numero atomico (Z) dell'elemento utilizzando le seguenti radici numeriche e terminando con il suffisso ium 0 = nil 5 = pent 1 = un 6 = hex Atomo 104 nome: Unnilquadium simbolo: Unq 2 = bi 7 = sept 1 un 0 nil 3 = tri 8 = oct 4 quad 4 = quad 9 = enn suffisso ium Mendeleev - Meyer 1869: prima Tavola Periodica degli elementi La legge periodica • Le proprietà fisiche e chimiche degli elementi variano in modo periodico secondo i loro numeri atomici (Z). Gruppi 1 2 Periodi 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 IA 1 VIIIA Tavola periodica degli elementi IIA 2 3 4 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IIIA IB IIB IVA Tavola periodica 5 6 7 Lantanidi Attinidi VA VIA VIIA Isotopi Z = numero protoni N = numero di neutroni A=Z+N Numero di massa A Z X Numero atomico 1 1 *Il H = idrogeno (prozio) Isotopi = nuclidi* con stesso Z e N diverso occupano lo stesso posto nella tavola periodica 2 1 H = deuterio 3 1 H = trizio termine nuclide fa riferimento alla composizione nucleare di un atomo Schema riempimento orbitali Anomalie riempimento orbitali Gli elementi, per proprietà fisica e comportamento chimico, si possono suddividere in METALLI e NON METALLI. Esistono alcuni elementi che presentano caratteristiche intermedie e sono detti ANFOTERI. I metalli tendono a perdere elettroni I non metalli tendono ad acquistare elettroni Andamento delle caratteristiche metalliche e del raggio atomico Metalli Anfoteri Non Metalli Elettronegatività È una misura della capacità di un atomo di attrarre elettroni quando prende parte ad un legame covalente Lungo un gruppo, dal basso verso l’alto aumenta. Lungo un periodo, da sinistra verso destra, aumenta. Raggi atomici Tavola periodica in dotazione per esame 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 H 1.0 (2.1) 18 He 4.0 Li 6.9 (1.0) Be 9.0 (1.5) B 10.8 (2.0) C 12.0 (2.5) N 14.0 (3.0) O 16.0 (3.5) F 19.0 (4.0) Ne 20.2 Na 23.0 (0.9) Mg 24.3 (1.2) Al 27.0 (1.5) Si 28.1 (1.8) P 31.0 (2.1) S 32.1 (2.5) Cl 35.5 (3.0) Ar 39.9 K 39.1 (0.8) Ca 40.1 (1.0) Sc 44.9 (1.3) Ti 47.9 (1.5) V 50.9 (1.6) Cr 52.0 (1.6) Mn 54.9 1 (1.5) Fe 55.8 (1.8) Co 58.9 (1.8) Ni 57.7 (1.9) Cu 63.5 (1.9) Zn 65.4 (1.6) Ga 69.7 (1.6) Ge 72.6 (1.8) As 74.9 (2.0) Se 79.0 2 (2.4) Br 79.9 (2.8) Kr 83.8 Rb 85.5 (0.8) Sr 87.6 (1.0) Y 88.9 (1.2) Zr 91.2 (1.4) Nb 92.9 (1.5) Mo 95.9 (1.8) Tc 98.9 (1.9) Ru 101. 1 (2.2) Rh 102. 9 (2.2) Pd 106. 4 (2.2) Ag 107. 9 (1.9) Cd 112. 4 (1.7) In 114. 8 (1.7) Sn 118. 7 (1.8) Sb 121. 7 (1.9) Te 127. 6 (2.1) I 126. 9 (2.5) Xe 131. 3 Cs 132. 9 (0.7) Ba 137. 3 (0.9) La 138. 9 (1.1) Hf 178. 5 (1.3) Ta 180. 9 (1.5) W 183. 8 (1.7) Re 186. 2 (1.9) Os 190. 2 (2.2) Ir 192. 2 (2.2) Pt 195. 1 (2.2) Au 197. 0 (2.4) Hg 200. 6 (1.9) Tl 204. 4 (1.8) Pb 207. 2 (1.8) Bi 208. 9 (1.9) Po 209. 0 At 210 Rn 222 Fr 223 Ra 226 Ac 227 Th 232. 0 Pa 231. 0 U 238. 0 Np 237 Contiene solo simboli degli elementi, peso atomico (A) ed elettronegatività secondo Pauli Formule I simboli rappresentano sia gli elementi che i relativi atomi. Così N rappresenta l’elemento azoto, ma anche un atomo di azoto. In questo modo è possibile rappresentare le sostanze chimiche mediante opportune scritture convenzionali, dette formule. Tendenzialmente gli elementi di una formula si scrivono in ordine crescente di elettronegatività Indici delle formule Nelle formule sono rappresentati i simboli degli elementi chimici che costituiscono la sostanza, ciascuno seguito in basso a destra da un numero, detto indice, che specifica quanti atomi di quell’elemento sono presenti. L’indice 1 non compare, essendo sottinteso. H2 CO2 Mg(NO3)2 CaSO4· 2H2O FORMULE CHIMICHE • FORMULA MINIMA (o SEMPLICE o BRUTA): esprime il rapporto tra i diversi atomi di una molecola, utilizzando i più piccoli numeri interi come pedici (indici) (per composti molecolari, covalenti e ionici). NaCl C C5H4 • FORMULA MOLECOLARE: esprime non solo il rapporto tra gli atomi dei vari elementi, ma indica anche il numero reale di atomi dei vari elementi in una singola molecola (per composti molecolari). C10H8 FORMULA DI STRUTTURA • indica come gli atomi di una molecola sono uniti tra loro e come sono disposti nello spazio CH: CCH: C2o H2C oC 6H6 6 ?? 2H2 6H H H H C C H H C C C C H C C H H naftalene VALENZA La valenza di un elemento in un composto rappresenta il numero di legami che tale elemento instaura con atomi di altri elementi, o anche il numero di elettroni ceduti, acquistati o messi in compartecipazione dall’elemento del composto considerato H, Cl, Br…: monovalenti Ca in CaCl2, Mg in MgF2: bivalenti N in NH3, P in PH3: trivalenti C in CH4: tetravalenti Coincide con il numero di atomi di idrogeno, o altri atomi equivalenti 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 Na Si Ti As Elettroni del nocciolo Elettroni di Gruppo nel valenza sistema periodico 1s22s22p6 1s22s22p6 1s22s22p6 3s23p6 1s22s22p6 3s23p63d10 3s1 3s23p2 4s23d2 1A, 1 4A, 14 4B, 4 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 quelli vicino all’elio). Gli elementi tendono a raggiungere la configurazione elettronica ad ottetto s2p6, condividendo, strappando o cedendo elettroni (regola dell’ottetto di Kossel). NUMERO DI OSSIDAZIONE È la carica, reale o formale, che acquista un atomo quando si assegnano convenzionalmente gli elettroni di legame all'atomo più elettronegativo. Può quindi assumere valori sia positivi che negativi. La carica è reale nei composti ionici ed in tal caso coincide con il numero di cariche portate dallo ione. La carica è formale nei composti covalenti Il numero di ossidazione si scrive sopra il simbolo chimico sotto forma di numero relativo +4 -1 Pb F Lo stato di ossidazione si scrive ad esponente del simbolo chimico o racchiuso tra parentesi tonde come numero romano PbIV Pb(IV) Piombo quattro Notazione di Stokes Ciascun elemento chimico può presentare più di un numero di ossidazione e non sempre la valenza coincide con il numero di ossidazione (nox) Valenza n. ox. . CH4 4 -4 C2H6 4 -3 C2H4 4 -2 C2H2 4 -1 Regole per attribuzione nox • Il nox 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. •Il nox di uno ione è pari alla sua carica Ca2+ (nox +2) Al3+ (nox +3) S2¯ (nox -2) Definizione IONI •Il fluoro, essendo l'elemento più elettronegativo della tabella periodica, ed avendo bisogno di un solo elettrone per raggiungere l'ottetto, ha sempre nox -1 •Gli elementi del VII gruppo A (alogeni) hanno anch'essi nox -1, tranne quando si legano con elementi più elettronegativi, come ad esempio l'ossigeno, in tal caso presentano nox positivi. HClO HI • L'ossigeno ha sempre nox -2 tranne quando forma un legame covalente puro con se stesso (perossidi — O — O — ) dove presenta nox -1. perossido di idrogeno o acqua ossigenata H2O2 H—O—O—H perossido di sodio Na2O2 Na — O — O — Na •L'idrogeno presenta sempre nox +1 tranne che negli idruri, composti in cui si lega direttamente con i metalli alcalini e alcalino-terrosi che risultano essere gli unici elementi più elettropositivi dell'idrogeno. In tali composti l'idrogeno ha dunque nox -1. Gli idruri si scrivono sempre facendo seguire al simbolo del metallo il simbolo dell'idrogeno. idruro di sodio NaH, idruro di calcio CaH2 etc. •In generale il nox più elevato di un elemento corrisponde al numero d'ordine del gruppo cui appartiene. •in generale, quando un elemento presenta più di un nox, il valore di quest'ultimo diminuisce di 2 unità alla volta. Dunque… H. Idrogeno –1, + 1 (non metallo) Sottogruppo A (metalli alcalini) Li. Litio +1 Na. Sodio +1 K. Potassio +1 Sottogruppo A (metalli alcalino-terrosi) Mg. Magnesio +2 Ca. Calcio +2 Sr. Stronzio +2 Ba. Bario +2 Primo Gruppo Sottogruppo B (metalli nobili) Cu. Rame +1,+2 Ag. Argento +1 Au. Oro +1,+3 Secondo Gruppo Sottogruppo B Zn. Zinco +2 (anfotero) Cd. Cadmio +2 (metallo) Hg. Mercurio +2,+1 (metallo) 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 (+2), +4 (metallo) Quinto Gruppo Sottogruppo A dell’azoto N. Azoto -3, (+1), (+2), (+3), (+4), + 5 (non metallo) P. Fosforo -3, (+1), (+3), + 5 (non metallo) As. Arsenico -3, (+1), (+3), + 5 (non metallo) Sb. Antimonio -3, (+3) (anf.) , + 5 (non metallo) Bi. Bismuto -3, (+3) (met.) , + 5 (non metallo) Sesto Gruppo Sottogruppo B Sottogruppo A (non-metalli, calcogeni) O. Ossigeno -2, (-1) S. Zolfo +2, +4, +6 Cr. Cromo +2 (metallo) +3 (anfotero) +6 (non metallo) Settimo Gruppo Sottogruppo B Sottogruppo A (Non metalli, alogeni) F. Fluoro -1 Cl. Cloro -1,+1, +3, +5, +7 Br. Bromo -1,+1, +3, +5, +7 I. Iodio -1,+1, +3, +5, +7 Mn. Manganese +2 (metallo) +3 (anfotero) +6,+7 (non metallo) 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 nox = 0 •In una specie chimica neutra la somma dei nox di tutti gli atomi che la compongono deve sempre essere nulla •In uno ione poliatomico la somma dei nox dei diversi atomi deve sempre essere pari alla carica totale dello ione. SO42¯ SO2 NH4+ HCO3¯ Per calcolare gli indici in modo semplice è sufficiente utilizzare il nox del primo elemento come indice del secondo e viceversa. Ad esempio se vogliamo scivere 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. Che formule si possono scrivere? +2 Fe +1 +3 Cl Fe -1 -2 Cl O +1 H +5 Cl Nomenclatura chimica Si può assegnare un nome ad una sostanza chimica attenendosi alla nomenclatura IUPAC, meno utilizzata ma universalmente riconosciuta, o alla nomenclatura tradizionale. I nomi scritti per esteso di elementi e composti devono essere scritti minuscoli es: boro e non Boro cloruro d'argento e non Cloruro d'Argento. IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry •La nomenclatura chimica cambia radicalmente in campo di chimica generale o chimica organica. •In chimica generale continua ad avere maggior diffusione la nomenclatura tradizionale rispetto alla IUPAC, anche perché legata a composti chimici comuni e diffusi. •In chimica organica la nomenclatura IUPAC si è rivelata più efficace anche se molti composti organici comuni e diffusi continuano ad essere chiamati con il nome tradizionale. Nome di un elemento o sostanza elementare Nella nomenclatura sistematica (IUPAC) al nome dell'elemento si aggiunge l'appropriato prefisso numerico 1 mono 2 di (bis) 3 tri (tris) 4 tetra (tetrakis) 5 penta (pentakis) 6 esa (esakis) 7 epta (eptakis) 8 octa (octakis) 9 nona (nonakis) 10 deca (decakis) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 undeca dodeca trideca tetradeca pentadeca esadeca eptadeca octadeca nonadeca icosa 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 henicosa docosa tricosa tetracosa pentacosa esacosa eptacosa octacosa nonacosa triaconta nome sistematico nome tradizionale H monoidrogeno N monoazoto N2 diazoto O monoossigeno O2 diossigeno O3 triossigeno S6 esazolfo Ar argon idrogeno atomico azoto atomico azoto ossigeno atomico ossigeno ozono argon Il prefisso mono si usa solo quando l'elemento non esiste nello stato monoatomico. Lezione 2° Ossidi (ossidi basici) Sono composti binari in cui un metallo (Me) si lega con l'ossigeno (nox -2). metallo + ossigeno Me2On ossido (basico) con n = nox del metallo (Me) +1 Es. -2 Na2O +3 -2 +2 -2 Fe2O3 MgO Sn Nomenclatura sistematica (IUPAC) degli ossidi La denominazione è data da eventuali prefissi numerici seguiti da ossido di, seguiti da eventuali prefissi numerici e dal nome del metallo. È possibile far seguire al nome del metallo il suo stato di ossidazione in numero romano racchiuso tra parentesi tonde (notazione di Stock). Fe2O3 triossido di diferro / triossido di diferro (III) Na2O ossido di sodio (ossido di disodio è superfluo) Nomenclatura tradizionale degli ossidi Se l’elemento ha un solo numero di ossidazione: Si segue la stessa denominazione IUPAC K2O ossido di potassio Se l’elemento ha due numeri di ossidazione: Alla parola ossido si aggiunge la radice del nome del metallo e da un suffisso: nox nox maggiore nox inferiore + ossido - ossido suffisso -ico -oso +3 -2 +2 -2 Fe2O3 ossido ferrico FeO ossido ferroso Nome sistematico Nome tradizionale MgO ossido di magnesio Li2O ossido di dilitio Al2O3 triossido di dialluminio ossido di magnesio ossido di litio ossido di alluminio +2 -2 PbO ossido di piombo (II) ossido piomboso +4 -2 PbO2 diossido di piombo (IV) CuO Cu2O SnO ossido piombico Au2O3 ossido di calcio (calce viva) Anidridi (ossidi acidi) Sono composti in cui un non metallo (X) si lega con l'ossigeno (nox -2). non metallo + ossigeno X2On anidride con n = nox del nonmetallo (X) Es. +5 +6 +4 +5 N2O5 SO3 CO2 P2O5 Nomenclatura sistematica (IUPAC) delle anidridi Per la nomenclatura IUPAC non c’è differenza tra ossidi e anidridi! N2O5 pent(a)ossido di diazoto SO3 CO2 Cl2O7 Nomenclatura tradizionale delle anidridi Se l’elemento ha un solo numero di ossidazione: Si accosta il termine “anidride” alla radice del nome del nonmetallo con desinenza -ica Se l’elemento ha due numeri di ossidazione: nox maggiore nox inferiore nox + anidride desinenza -ica - anidride -osa SO3 anidride solforica SO2 anidride solforosa Se l’elemento ha quattro numeri di ossidazione: nox nox maggiore + nox inferiore - prefisso suffisso anidride per-ica anidride -ica anidride -osa anidride ipo-osa Nome sistematico CO2 diossido di carbonio SO2 diossido di zolfo (IV) SO3 triossido di zolfo (VI) Cl2O ossido di dicloro (I) Cl2O3 triossido di dicloro (III) Cl2O5 pentossido di dicloro (V) Cl2O7 eptossido di dicloro (VII) Nome tradizionale anidride carbonica anidride solforosa anidride solforica anidride ipoclorosa anidride clorosa anidride clorica anidride perclorica Variante: Rapporto: 2 a 3 Esempio: Cl2O3 prefisso sesqui sesquiossido di cloro Il prefisso sesqui vale per tutti i tipi di ossidi o anidridi! Casi ambigui ed eccezioni carbonio (+2,+4) CO prende solo il nome di ossido di carbonio (e mai di anidride carboniosa) zolfo (+2,+4,+6) protossido di zolfo anidride solforosa anidride solforica nox SO SO2 SO3 +2 +4 +6 cromo (+2,+3,+6) si comporta come un metallo con i nox +2 e +3 e come un non metallo con nox +6 nox ossido cromoso CrO +2 ossido cromico Cr2O3 +3 anidride cromica CrO3 +6 Sempre con nox +6 c’è acido dicromico H2Cr2O7 che non esiste puro ma forma i sali dicromati. Es. K2Cr2O7 dicromato di potassio Manganese (+2,+3,+4,+6,+7) si comporta come un metallo con i nox più bassi, mentre con il nox +4 forma il biossido di manganese MnO2 che presenta carattere anfotero nox ossido manganoso MnO +2 ossido manganico Mn2O3 +3 biossido di manganese MnO2 +4 anidride manganica MnO3 +6 anidride permanganica Mn2O7 +7 Con nox = 6 forma i manganati Per quanto riguarda gli elementi del gruppo VII A ovvero gli alogeni (-1,+1,+3,+5,+7) il nox –1 non dà origine alle anidridi nox +7 +5 +3 +1 prefisso suffisso per-ica -ica -osa ipo-osa +2 -1 OF2 non è una anidride! Cl Br I Per quanto riguarda gli elementi del gruppo V A che è quello dello azoto (-3,+1,+2,+3,+4,+5) in genere solo i nox +3 e +5 originano le anidridi nox +5 prefisso +3 +1 desinenza -ica -osa ipo- -osa N P As Sb Bi in particolare per lo azoto (-3,+1,+2,+3,+4,+ 5) nox Formula 1 N2 O 2 3 4 5 NO N2O3 NO2 N2O5 Nome tradizionale anidride iponitrosa (gas esilarante) ossido nitrico* anidride nitrosa biossido di azoto anidride nitrica Con nox = 4 si forma anche N2O4 ipoazotide * Nota: ossido nitrico è un nome improprio Perossidi Composti contenenti il gruppo perossido: -O-ONei perossidi, l‘ossigeno ha nox -1. Si ottengono aggiungendo 1 atomo di ossigeno all’ossido corrispondente. Na2O2 perossido di sodio CaO2 perossido di calcio H2O2 perossido di idrogeno (acqua ossigenata) Superossidi Composti contenenti lo ione superossido: O2ˉ Nei superossidi, l‘ossigeno ha nox -1/2 e si lega ai metalli alcalini. Na2O superossido di sodio Idrossidi Si formano sommando una o più molecole d'acqua ad un'ossido (basico). ossido + nH2O idrossido Gli idrossidi hanno formula generale Me(OH)n con n pari al nox del metallo (Me). +1 K2O + H2O 2KOH -1 (OH)ˉ +2 CuO + H2O Cu(OH)2 Nomenclatura sistematica e tradizionale degli idrossidi Ci si attiene alle stesse regole adottate per gli ossidi, con la sola differenza che il termine ossido di si sostituisce con idrossido di. K2O + ossido di potassio H2O 2KOH idrossido di potassio Nome sistematico Nome tradizionale Mg(OH)2 LiOH Al(OH)3 diidrossido di magnesio idrossido di magnesio idrossido di litio idrossido di alluminio Cu(OH)2 Pb(OH)2 Pb(OH)4 diidrossido di rame idrossido di litio triidrossido di alluminio idrossido rameico diidrossido di piombo (II) idrossido piomboso tetraidrossido di piombo (IV) idrossido piombico idrossido rameoso idrossido aurico idrossido di calcio (calce spenta) Ossoacidi o Ossiacidi Uno o più atomi di idrogeno si legano con uno o più atomi di un non metallo (X) e con uno o più atomi di ossigeno HaXbOc Si formano sommando una (o più) molecole d'acqua ad un'anidride anidride + nH2O ossoacido CO2 + H2O H2CO3 N2O5 + H2O H2N2O6 2HNO3 Nomenclatura sistematica (IUPAC) degli ossoacidi Si accosta al termine acido il prefisso greco che indica il numero di atomi di ossigeno, poi il termine osso seguito dalla radice del nome del nonmetallo e dalla desinenza –ico (Il tutto seguito eventualmente dalla notazione di stokes) H2CO3 acido tri | osso | carbon | ico (IV) HClO2 acido diossoclorico (III) HClO4 acido tetraossoclorico (VII) H2CO3 acido triossocarbonico (IV) H2SO4 acido tetraossosolforico (VI) H2SO3 acido triossosolforico (IV) HNO3 HIO4 H2Cr2O7 Nomenclatura tradizionale degli ossoacidi Il nome degli acidi si ottiene da quello dell'anidride corrispondente, sostituendo al termine anidride il termine "acido" anidride carbonica acido carbonico CO2 + H2O H2CO3 anidride nitrica acido nitrico N2O5 + H2O H2N2O6 2HNO3 anidride nitrosa acido nitroso N2O3 + H2O H2N2O4 2HNO2 Br2O SO2 I2O7 acido solforico (vetriolo) In pratica, dato il generico ossoacido HaXbOc ci si concentra sul nox del nonmetallo (X) e si segue il seguente schema nox + - acido acido acido acido HClO prefisso suffisso per-ico -ico -oso ipo-oso HClO4 HBrO3 HlO2 H2SO4 HNO3 H2SO3 HNO2 Anidridi con diverso grado di idratazione È possibile che una anidride reagendo con una o più molecole di acqua, produca composti diversi. Questi buchi della nomenclatura tradizionale sono stati risolti con diversi stratagemmi. Molecole di acqua che reagiscono con una di anidride 1 2 3 (o massimo grado di idratazione) prefisso metadi- (piro-) orto- P2O5 anidride fosforica P2O5 + H2O H2P2O6 2HPO3 acido metafosforico P2O5 + 2H2O H4P2O7 acido difosforico (pirofosforico) P2O5 + 3H2O H6P2O8 2H3PO4 acido ortofosforico P2O3 anidride fosforosa P2O3 + H2O H2P2O4 2HPO2 Non esiste! P2O3 + 2H2O H4P2O5 Non esiste! P2O3 + 3H2O H3P2O6 2H3PO3 acido (orto)fosforoso ! B2O3 anidride borica B2O3 + H2O H2B2O4 HBO2 acido metaborico B2O3 + 2H2O H4B2O5 non esiste! B2O3 + 3H2O H6B2O6 2H3BO3 acido ortoborico SiO2 anidride silicica SiO2 + H2O H2SiO3 acido metasilicico SiO2 + 2H2O H4SiO4 acido ortosilicico!!! SiO2 + 3H2O H6SiO5 non esiste! As2O3 anidride arseniosa As2O3 + H2O H2As2O4 HAsO2 non esiste! As2O3 + 2H2O H4As2O5 non esiste! As2O3 + 3H2O H6As2O6 2H3AsO3 acido ortoarsenioso As2O5 anidride arsenica As2O5 + H2O H2As2O6 HAsO3 non esiste! As2O5 + 2H2O H4As2O7 acido diarsenico o piroarsenico As2O5 + 3H2O H6As2O8 2H3AsO4 acido ortoarsenco Nota sui prefissi negli ossoacidi Come visto, il prefisso di- (piro-) indica un ossoacido derivante da 1 anidride + 2H2O A volte indica semplicemente che il nonmetallo ha indice 2 CrO3 + CrO3 + H2O H2Cr2O7 acido dicromico anidride cromica SO3 + SO3 + H2O H2S2O7 acido disolforico anidride solforica B2O3 + B2O3 + H2O H2B4O7 acido tetraborico anidride borica Idracidi Uno o più atomi di idrogeno si legano con un atomo di un nonmetallo (X). Il nox di H è sempre +1. +1 HnX con n = nox del nonmetallo X Esempio: HCl H2S HF Nomenclatura sistematica (IUPAC) degli idracidi Si accosta la radice del nome del nonmetallo con desinenza -uro seguita dal termine di idrogeno HCl cloruro di idrogeno H2S solfuro di (di)idrogeno HF fluoruro di idrogeno HI H2Se HBr Nomenclatura tradizionale degli idracidi Si usa il termine acido seguito dalla radice del nome del nonmetallo con desinenza -idrico. Nome sistematico Nome tradizionale HF fluoruro di idrogeno acido fluoridrico HCl cloruro di idrogeno acido cloridrico (muriatico) HBr bromuro di idrogeno HI ioduro di idrogeno H2S solfuro di diidrogeno H2Se seleniuro di diidrogeno Un altro idracido è HCN cianuro di idrogeno acido cianidrico Idruri Gli idruri sono i composti binari che l'idrogeno forma con elementi meno elettronegativi, in cui presenta pertanto nox -1 -1 MeHn con n = nox dell’elemento Me (che solitamente è un metallo) +1 -1 KH +2 -1 +3 -1 CaH2 PH3 Nomenclatura sistematica (IUPAC) e tradizionale degli idruri Come quella degli ossidi sostituendo il termine ossido di idruro di tradizionale KH idruro di potassio CaH2 idruro di calcio FeH2 idruro ferroso CuH2 sistematica idruro di potassio diidruro di calcio diidruro di ferro (II) Eccezioni più comuni per il nome degli idruri tradizionale NH3 ammoniaca sistematica triidruro di azoto PH3 fosfina AsH3 arsina SiH4 silano NOTA: Nella ammoniaca si considera N meno elettronegativo di H Dissociazione completa degli acidi Un acido può essere dissociato completamente (in acqua) idracido HnX ossoacido HnMebOc nH+ + Xnˉ anione (monoatomico) nH+ + (MebOc)nˉ ossoanione Un acido con un solo atomo di idrogeno (n = 1) è detto monoprotico, con due biprotico etc. HCl H+ + Clˉ acido monoprotico H2S 2H+ + S2ˉ acido biprotico H2SO4 2H+ + (SO4)2ˉ acido biprotico H3PO4 3H+ + (PO4)3ˉ acido triprotico Dissociazione parziale degli acidi Gli acidi che non sono monoprotici sono detti poliprotici e presentano tante dissociazioni quanti sono gli atomi di idrogeno contenuti nella loro molecola. H3PO4 H+ + H2PO4ˉ anione biacido H3PO4 2H+ + HPO42ˉ anione (mono)acido H3PO4 3H+ + PO43ˉ anione neutro (dissociazione completa) H3PO4 H+ + H2PO4 H+ + HPO42ˉ H+ + PO43ˉ Nomenclatura sistematica (IUPAC) degli anioni monoatomici Si fa seguire al termine ione la radice del nome del nonmetallo con desinenza -uro HF HCl HBr HI H2S H2S H2Se H2Se H+ + Fˉ ione fluoruro Gli ioni acidi H+ + Clˉ contengono il + H + Brˉ termine idrogeno H+ + Iˉ 2H+ + S2ˉ H+ + HSˉ ione idrogeno solfuro 2H+ + Se2ˉ H+ + HSe2ˉ Nomenclatura tradizionale degli anioni monoatomici Si fa seguire al termine ione la radice del nome del nonmetallo con desinenza –uro (come per la IUPAC) HF HCl HBr HI H2S H2S H2Se H2Se H+ + Fˉ ione fluoruro Gli ioni acidi H+ + Clˉ contengono il + H + Brˉ termine acido H+ + Iˉ 2H+ + S2ˉ H+ + HSˉ ione solfuro acido 2H+ + Se2ˉ H+ + HSe2ˉ Anioni monoatomici e omopoliatomici generici In generale valgono le stesse regole introdotte per gli anioni monoatomici da idracidi Hˉ idruro Sb3ˉ antimonuro Fˉ fluoruro C4ˉ carburo Clˉ cloruro Si4ˉ siliciuro Brˉ bromuro B3ˉ boruro Iˉ ioduro 3ˉ alluminuro Al S2ˉ solfuro Naˉ natruro 2 Se ˉ selenuro Kˉ caluro 3 N ˉ nitruro N3ˉ azoturo o trinitruro 3 P ˉ fosfuro 2ˉ disolfuro S 2 As3ˉ arsenuro Anioni poliatomici Hanno terminazione in -uro anche alcuni nomi di anioni poliatomici CNˉ ione cianuro HS2ˉ ione idrogeno disolfuro BH4ˉ ione boroidruro Eccezioni Fanno eccezione gli anioni dell’ossigeno che si chiamano ossido nox O2ˉ ossido -2 O22ˉ perossido -1 O2ˉ superossido Nota: O3ˉ è detto ozonuro -1/2 Nomenclatura sistematica (IUPAC) degli ossoanioni Si fa seguire al termine ione gli opportuni prefissi moltiplicativi, il termine osso, la radice del nome del nonmetallo e la desinenza –ato Gli ioni acidi contengono il termine idrogeno (SO4)2ˉ ione tetraossosolfato (VI) (NO2)ˉ ione diossonitrato (III) (ClO)ˉ ione monossoclorato (I) (HCO3)ˉ ione idrogeno triossocarbonato (IV) (NO3)ˉ (MnO4)2ˉ (H2PO4)ˉ Nomenclatura tradizionale degli ossoanioni Si parte dal nome dell’acido di provenienza e si sostituiscono i suffissi secondo il seguente schema nox prefisso per- acidoione + acidoione acidoione - ipo- acidoione HMnO4 H+ + acido permanganico suffisso -ico -ato -ico -ato -oso ito -oso ito (MnO4)ˉ ione permanganato In pratica, dato un ossoanione, si osserva il nox del nonmetallo e si usano i prefissi della tabella. (SO4)2ˉ ione solfato Gli ioni acidi (NO2)ˉ contengono il termine acido ione periodato (ClO)ˉ (H2PO4)ˉ ione (orto)fosfato biacido (HCO3)ˉ ione carbonato acido o bicarbonato nox + - prefisso suffisso ione ione ione ione per- -ato ipo- -ato -ito -ito Gli ioni monoacidi contengono il termine acido o bi- Nomenclatura sistematica (IUPAC) dei cationi monoatomici Sono chiamati con il nome ione a cui segue il nome dell'elemento corrispondente e il numero di ossidazione secondo la notazione di Stock: Zn2+ ione zinco(II) Ni2+ ione nichelio(II) H+ ione idrogeno (protone) Fe3+ ione ferro(III) Fe2+ ione ferro(II) Cu+ ione rame(I) Nomenclatura tradizionale dei cationi monoatomici Se lo ione ha un solo numero di ossidazione: Si segue la denominazione IUPAC o si pone il termine ione seguito dalla radice del nome dell’elemento con desinenza -ico. Se l’elemento ha due numeri di ossidazione: nox maggiore nox inferiore nox + ione desinenza -ico - ione -oso Fe3+ ione ferrico Fe2+ ione ferroso Cationi poliatomici ottenuti per addizione di H+ Si pone il termine ione seguito dalla radice del nome dell’elemento e dalla desinenza –onio H3O+ + ione ossonio (idronio, idrossonio) PH4 ione fosfonio AsH4+ ione arsonio SbH4+ ione stibonio H3S+ ione solfonio H3Se+ ione selenonio H2F+ ione fluoronio H2Cl+ ione cloronio H2Br+ ione bromonio H2I+ ione iodonio Eccezione: NH4+ ione ammonio Sali Sono composti in cui dei cationi metallici sostiuiscono gli H+ degli acidi e reagiscono con i loro anioni ossosale aloide deriva da un ossoanione deriva da un anione da idracido Se sostituisco ad esempio dei cationi H+ con dei cationi di Mg++ ottengo Mg2+ + 2Clˉ MgCl2 aloide da idracido HCl Mg2+ + (SO4)2ˉ MgSO4 ossosale da ossoacido H2SO4 Mg2+ + (HSO4)ˉ MgHSO4 ossosale da ossoacido H2SO4 Sali neutri e sali acidi Un sale neutro deriva da un anione neutro Un sale acido deriva da un anione acido Ad esempio, i sali sodici dell’acido fosforico sono: Na3PO4 sale neutro Na2HPO4 sale (mono)acido NaH2PO4 sale biacido Se sostituisco Na con Ca? Nomenclatura sistematica (IUPAC) e tradizionale dei sali degli idracidi Si accosta il nome del nonmetallo con desinenza -uro seguito dal termine di (nome del metallo) nome anione di nome catione (esclusi i termini ione!) Nel caso ad esempio di sali di sodio HF NaF fluoruro di sodio (ione fluoruro + ione sodio) NaCl NaHS NaBr MgS LiI Nomenclatura sistematica (IUPAC) dei sali degli ossoacidi nome ossoanione di nome catione (esclusi i termini ione!) CaSO4 tetraossosolfato (VI) di calcio Fe(NO2)2 bis(diossonitrato) (III) di ferro (II) NaHCO3 idrogeno triossocarbonato (IV) di sodio Pb(ClO)4 tetra(monossoclorato) (I) di piombo (IV) Fe(MnO4)3 NaNO3 CuH2PO4 Nomenclatura tradizionale dei sali degli ossoacidi nome ossoanione + nome catione (esclusi i termini ione!) CaSO3 solfito di calcio o calcico (ione solfito + ione di calcio o calcico) NaHSO3 solfito monoacido di sodio (bisolfito di sodio) CuH2PO4 fosfato biacido rameoso ipoclorito piombico carbonato monoacido di sodio (bicarbonato di sodio) Na2SO4 nitrato di sodio Pb(ClO)4 solfato rameico ipoclorito di sodio Na3PO4 (conegrina) nitrito ferroso ortofosfato di sodio permanganato ferrico Sali idratati Formano solidi cristallini in cui è presente acqua di cristallizzazione secondo proporzioni ben definite. L'acqua di cristallizzazione viene scritta dopo la molecola del sale, separata da un punto. Basta aggiungere l’eventuale prefisso numerico seguito dal termine idrato. CuSO4·H2O solfato rameico pentaidrato SrCl2·6H2O cloruro di stronzio esaidrato solfato di calcio biidrato (gesso) Composti binari vari È in genere possibile formare dei composti unendo un catione e un anione in modo da ottenere un sale neutro nome catione di nome anione (esclusi i termini ione!) C4ˉ Si4+ + ione silicio (IV) NH4+ ione ammonio ione carburo + SiC carburo di silicio 4Clˉ ione cloruro NH4Cl cloruro di ammonio CS2 ICl OF2 AlN