Nomenclatura chimica (2)

Nomenclatura chimica

La nomenclatura chimica

(il linguaggio chimico)

Ogni composto è rappresentato dalla sua formula, che, al tempo stesso, ne definisce anche la composizione (qualitativa e quantitativa).

Elemento: simbolo

Composto: formula

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 (per composti molecolari, covalenti e ionici). 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.

O

C₆H₆O₂

H H

C₂H₂

Formula con struttura elettronica di Lewis

Struttura elettronica di Lewis

H : H . .

H : O : H

· ·

Modelli molecolari

Propanolo

Obiettivi

• Saper leggere un composto.
• Saper scrivere un composto corrispondente ad un certo nome.
• Saper definire il nome di un composto dalla sua formula.

Numero di ossidazione

Si definisce numero di ossidazione o stato di ossidazione la carica, reale o formale, che acquista un atomo quando si assegnano convenzionalmente gli elettroni di legame all'atomo più elettronegativo.

La carica è reale nei composti ionici ed in tal caso coincide con il numero di cariche portate dallo ione (= numero di elettroni ceduti o acquistati). Ad esempio nel cloruro di sodio NaCl, costituito da uno ione sodio Na⁺ e da uno ione cloro Cl^-, il sodio presenta nox +1, mentre il cloro presenta nox -1.

La carica è formale nei composti covalenti. Ad esempio nell'acqua H₂O, gli elettroni di legame vengono assegnati all'ossigeno più elettronegativo, il quale assume perciò convenzionalmente 2 cariche negative e presenta nox -2. Ciascuno dei due idrogeni presenta quindi nox +1.

Il numero di ossidazione si scrive sopra il simbolo chimico sotto forma di numero relativo.

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:

• Il n.o. 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. Più in generale quando in una molecola due atomi di uno stesso elemento si uniscono con legame covalente, gli elettroni di legame non vanno attribuiti a nessuno dei due.
• L'idrogeno ha sempre n.o. +1, tranne che negli idruri (composti binari con i metalli) in cui presenta n.o. –1.
• L'ossigeno ha sempre n.o. –2, tranne in OF₂ (n.o. +2) e nei perossidi (-O-O-, n.o. –1).
• Il fluoro, essendo l'elemento più elettronegativo della tavola periodica, ed avendo bisogno di un solo elettrone per raggiungere l'ottetto, ha sempre n.o. -1.
• Gli altri elementi del VII gruppo A hanno anch'essi n.o. -1, tranne quando si legano con elementi più elettronegativi, come ad esempio l'ossigeno, in tal caso presentano nox positivi.
• I metalli hanno sempre n.o. positivi; i metalli alcalini: n.o. +1, i metalli alcalino terrosi: n.o. + 2; i metalli del terzo gruppo: n.o. +3.
• In generale il n.o. più elevato di un elemento corrisponde al numero d'ordine del gruppo cui appartiene. Così gli elementi del primo gruppo presentano n.o. +1, quelli del secondo +2, quelli del terzo +3 e così via fino agli elementi del settimo gruppo che presentano come n.o. più elevato +7.
• Sempre in generale, quando un elemento presenta più di un n.o., il valore di quest'ultimo diminuisce di 2 unità alla volta. Così gli elementi del VII gruppo oltre al n.o. +7 possono presentare n.o. +5, +3, +1, -1; gli elementi del VI gruppo oltre al n.o. + 6 possono presentare n.o. +4, +2, -2.
• In una specie chimica neutra la somma algebrica dei n.o. di tutti gli atomi che la compongono deve sempre essere nulla.
• In uno ione poliatomico la somma algebrica dei n.o. dei diversi atomi deve sempre essere pari alla carica totale dello ione.

Le ultime due regole ci permettono, partendo da una formula chimica, di calcolare il numero di ossidazione incognito della maggior parte degli elementi.

Ad esempio per calcolare il numero di ossidazione dello zolfo nell'anidride solforosa SO₂, procediamo come segue: ciascun atomo di ossigeno presenta n.o. -2; complessivamente i due atomi presentano n.o. -4; affinché la somma dei n.o. sia zero lo zolfo deve presentare n.o. + 4.

Calcoliamo il n.o. del carbonio nello ione poliatomico HCO₃⁻: i tre atomi di ossigeno presentano complessivamente n.o. - 6, l'idrogeno presenta n.o. + 1. Sommando il n.o. dei tre atomi di ossigeno e dell'idrogeno si ottiene - 5. Affinché la somma di tutti i n.o. dia la carica complessiva dello ione -1, il carbonio deve presentare n.o. +4.

Tabella dei numeri di ossidazione degli elementi più comuni

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.

Nomenclatura dei composti inorganici

Nome comune, sistematica, razionale, tradizionale

(acqua – ammoniaca)

(IUPAC)

Composti chimici binari e ternari

Sono costituiti da atomi appartenenti a due elementi diversi.

Sono costituiti da atomi appartenenti a tre elementi diversi.

Na₂O – NaCl – Fe₂O₃ – Ca(OH)₂ – H₂SO₄

Si possono avere anche composti quaternari (NaHCO₃) – Ca(OH)NO₂.

Composti binari

Nelle formule dei composti binari compare prima il simbolo dell'elemento con numero di ossidazione positivo e poi quello con numero di ossidazione negativo.

Eccezioni: CH₄, NH₃.

Composti binari con l'ossigeno (ossidi – perossidi).

Composti binari con l'idrogeno (idruri – idracidi).

Sali binari

Ossidi

Sono composti binari formati da un metallo o non metallo più l'ossigeno.

(nomenclatura IUPAC)

Me o non Me + ossigeno.

Alla parola OSSIDO si aggiunge il nome dell'elemento. Entrambi vanno preceduti da prefissi indicanti il numero di atomi di ossigeno e di atomi metallici presenti nella formula (mono, di, tri, tetra, penta, esa…).

OSSIDO di …… (nome del metallo o non metallo).

Ossidi

• Na₂O: Monossido di disodio.
• Fe₂O₃: Triossido di diferro.
• BaO: Monossido di bario.
• Li₂O: Monossido di dilitio.
• SnO₂: Diossido di stagno.

Ossidi

• 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.

La conoscenza dei numeri di ossidazione ci permette di costruire i vari composti.

Infatti, il numero di ossidazione di un atomo determina con quanti atomi esso possa unirsi per formare le varie molecole.

Esempio, se un atomo ha nr. oss. 2 potrà unirsi con un atomo di nr. oss. 2; se ha nr. oss. 4 potrà unirsi con due atomi di nr. oss. 2.

Na Cl

+1 -1

NaCl

Se rappresentiamo il nr. di oss. di un atomo con un gancetto, abbiamo i seguenti schemi di atomi:

H O

H

Idrogeno nr. oss. 1. Ossigeno nr. oss. 2.

Le molecole che si possono formare sono:

O H

H H O

H₂O

Molecola di acqua.

Se rappresentiamo il nr. di oss. di un atomo con un gancetto, abbiamo i seguenti schemi di atomi:

O C

O

Ossigeno nr. oss. 2. Carbonio nr. oss. 4.

O O

C

CO₂

Molecola di anidride carbonica.

(Biossido di carbonio) O

Al -2

+3 O

Al₂O₃

-2

Al O

+3 -2

Metallo + ossigeno: M_xO_y.

Gli indici x e y dipendono dai rispettivi numeri di ossidazione:

→

M + O → M₂O

(+1) (2-)

Si semplificano gli indici 2 nel caso siano divisibili →

M + O → MO

(+2) (2-)

per uno stesso numero →

M + O → M₂O₃

(+3) (2-)

→

M + O → MO₂

(+4) (2-)

Non metallo + ossigeno: M_xO_y.

→

E + O → E₂O

(+1) (2-)

→

E + O → EO

(+2) (2-) →

E + O → E₂O₃

(+3) (2-)

→

E + O → EO₂

(+4) (2-)

→

E + O → E₂O₅

(+5) (2-)

→

E + O → E₂O₇

(+7) (2-)

Secondo la nomenclatura tradizionale gli ossidi venivano distinti in ossidi basici e in ossidi acidi.

Ossidi

Metallo, non metallo

+ +

Ossigeno, ossigeno

Ossido basico, ossido acido

(Ossido), (anidride)

Ossidi neutri: non hanno caratteristiche né acide e né basiche.

(NO – CO)

Nomenclatura tradizionale

Ossidi metallici

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: