Chimica - valenza

La valenza indica la capacità degli atomi di combinarsi con altri atomi appartenenti allo stesso elemento chimico o a elementi chimici differenti. In particolare la valenza può essere definita come il numero di elettroni che un atomo di un elemento acquista, cede o mette in comune quando si lega con atomi di altri elementi
Spesso anziché utilizzare la valenza si utilizza il numero di ossidazione. Il numero di ossidazione di un atomo in un composto rappresenta la carica che l'atomo assumerebbe se gli elettroni di legame fossero attribuiti all'elemento più elettronegativo; per es in HCl, H che ha elettronegatività 2,1 e Cl ha elettronegatività 3,0, quindi H ha numero di ossidazione +1 e Cl -1.

Nella tavola periodica sono indicati i numeri di ossidazione che corrispondono alla valenza.

La valenza solitamente è legata al gruppo di appartenenza degli elementi. In particolare:
• IA → Valenza 1
• IIA → Valenza 2
• IIIA → Valenza 1 e 3 (eccezioni: boro valenza 1 e alluminio valenza 3)
• IVA → Valenza 2 e 4 (eccezioni: silicio valenza 4)
• VA → Valenza 3 e 5
• VIA → Valenza 2, 4 e 6 (eccezioni ossigeno valenza 2)
• VIIA → Valenza 1, 3, 5 e 7

VALENZE DEI PRINCIPALI ELEMENTI

Non Metalli
Nome Simbolo Valenza rispetto H Valenza rispetto O
Ossigeno O 2
Fluoro F 1 1
Cloro Cl 1 1, 3, 5, 7
Bromo Br 1 1, 3, 5, 7
Iodio I 1 1, 3, 5, 7
Zolfo S 2 4, 6
Azoto N 3 3, 5
Fosforo P 3 3, 5
Arsenico As 3, 5
Antimonio Sb 3,5
Carbonio C 4 4
Silicio Si 4
Boro B 3
Cromo Cr 6
Manganese Mn 6, 7

CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI CHIMICI

Ossidi Basici
Gli ossidi basici sono composti che si ottengono facendo reagire un metallo con ossigeno.

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Per scrivere la formula si usa la regola dello scambio delle valenze, per es: Na2O Ossido di Sodio
Hanno caratteristiche basiche.
Nomenclatura:l’ossido basico ha il nome del metallo da cui deriva col suffisso OSO, se il metallo figura con la valenza minore, il suffisso ICO se il metallo figura con la sua valenza maggiore. Se il metallo ha un solo tipo di valenza, si dice semplicemente ossido di…
Es. Hg2O = Ossido mercuroso ( mercurio con valenza 1)
HgO = Ossido mercurico ( mercurio con valenza 2)
K2O = Ossido di potassio ( potassio con l’unica valenza 1).

Ossidi acidi o anidridi
Gli ossidi acidi o anidridi sono composti che si ottengono facendo reagire un non metallo con ossigeno.

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Per scrivere la formula si usa la regola dello scambio delle valenze, per es: B2O3 Anidride Borica
Hanno caratteristiche acide.
Nomenclatura: se il non metallo ha un solo tipo di valenza, il nome dell’anidride deriva da quello del non metallo col suffisso ICA. Se il non metallo ha due valenze, l’anidride ha il nome del non metallo da cui deriva col suffisso OSA, se il non metallo figura con la valenza minore, il suffisso ICA se il non metallo figura con la sua valenza maggiore Es. P2O3 anidride fosforosa (Valenza P = 3)
P2O5 anidride fosforica (Valenza P = 5).
Se il non metallo ha più di due tipi di valenze, le anidridi a cui danno luogo vengono indicate in ordine secondo la valenza crescente, il nome della prima (elemento con valenza minima) avrà il prefisso IPO e il suffisso OSA, il nome della seconda avrà il suffisso OSA, la terza il suffisso ICA, l’ultima (valenza massima) avrà prefisso PER e suffisso ICA.
Es. Cl2O anidride ipoclorosa (Valenza Cl = 1)
Cl2O3 anidride clorosa (Valenza Cl = 3)
Cl2O5 anidride clorica (Valenza Cl = 5)
Cl2O7 anidride perclorica (Valenza Cl = 7)
CO2 anidride carbonica (Unica valenza del carbonio = 4)

Idrossidi
Sono composti che si ottengono facendo reagire gli ossidi basici con acqua. Nella loro molecola figura sempre il gruppo OH detto ossidrilico o ossidrile. Il gruppo ossidrilico è monovalente, cioè ha valenza uno.
Per scrivere la formula di un idrossido, si scrive il simbolo del metallo seguito da tanti ossidrili quante sono le valenze del metallo.
CaO + H2O Ca(OH)2 Idrossido di Calcio
Na2O + H2O 2 NaOH
Il nome dell’idrossido è uguale a quello dell’ossido da cui deriva sostituendo a ossido il termine idrossido.
Es. NaOH idrossido di Sodio
Fe(OH)2 idrossido ferroso
Fe(OH)3 idrossido ferrico
Nella formula degli idrossidi al primo posto c'è sempre il metallo e al secondo posto il gruppo ossidrile OH.
Gli idrossidi sono basi e rendono azzurra la cartina al tornasole perché hanno reazione basica.

Idruri
Gli idruri sono composti binari formati da un metallo e da idrogeno. Negli idruri l'H ha numero di ossidazione -1 perché si lega con un elemento meno elettronegativo, nella formula il suo simbolo viene posto dopo il metallo. Il nome degli idruri si ottiene utilizzando il termine idruro di...., se il metallo presenta due valenze si userà -oso per la valenza più piccola, -ico per la valenza più grande : LiH idruro di Litio,
CaH2 Idruro di Calcio, FeH2 idruro Ferroso, FeH3 idruro Ferrico.

Idracidi
Gli idracidi sono composti binari formati da H e da un non metallo. Negli idracidi l'H ha numero di ossidazione +1 perché si lega con un elemento più elettronegativo. Gli idracidi corrispondono a un gruppo di cinque acidi il cui nome si ottiene dando il suffisso idrico al nome del non metallo che compare nell’idracido.
I cinque idracidi sono:
• HF acido fluoridrico
• HCl acido cloridrico
• HBr acido bromidrico
• HI acido iodidrico
• H2S acido solfidrico
Si ottengono facendo reagire il non metallo con idrogeno: H2 + Cl2 2HCl
Per scrivere la loro formula bisogna scrivere al primo posto l'Idrogeno e al secondo il non metallo con la sua valenza più bassa, quindi si fa lo scambio delle valenze. Non è mai presente l'Ossigeno.

Ossiacidi
Sono Acidi ossigenati, si ottengono facendo reagire gli ossidi acidi (o anidridi) con acqua. Il nome è lo stesso delle anidridi corrispondenti sostituendo il nome anidride con acido.
Es. CO2 + H2O H2CO3 Acido Carbonico
Nella formula degli ossiacidi l'H è sempre al primo posto, al secondo posto c'è il non metallo e all'ultimo posto c'è l'Ossigeno.

Ossiacidi e idracidi sono caratterizzati dalla presenza di idrogeno, essi rendono rossa la cartina al tornasole, hanno cioè reazione acida.
Si chiama residuo alogenico ciò che resta della molecola di un acido quando se ne sia tolto l’idrogeno. La valenza del residuo alogenico è data dal numero di atomi di idrogeno che sono stati tolti.

Acidi meta – piro - orto
Si dicono acidi meta – piro – orto quegli acidi che si ottengono facendo reagire una molecola di anidride rispettivamente con una, due, tre molecole di acqua. Si formano solo con le anidridi dei seguenti non metalli: fosforo, arsenico, antimonio, boro, silicio.

P2O3 + H2O H2P2O4 = 2 HPO2 acido metafosforoso

P2O3+ 2 H2O H4P2O5 acido pirofosforoso

P2O3 + 3H2O H6P2O6 = 2 H3PO3 acido ortofosforoso

P2O5 + H2O H2P2O6 = 2 HPO3 acido metafosforico

P2O5 + 2H2O H4P2O7 acido pirofosforico

P2O5 + 3H2O H6P2O8 = 2 H3PO4 acido ortofosforico
Per quanto riguarda la nomenclatura di questi acidi si usa il prefisso meta- se all’Anidride si aggiunge 1 molecola di acqua, piro- se si aggiungono 2 molecole di acqua, orto- se se ne aggiungono 3, in genere il prefisso orto si omette. Si userà il suffisso oso o ico a seconda della valenza.

Sali
Sono composti che si ottengono, principalmente, facendo reagire un acido con un idrossido. In tal modo si ottiene un composto neutro perché l’acidità dell’acido e la basicità dell’idrossido si neutralizzano.
Il nome del sale risulta di due parole, la prima deriva dall’acido da cui deriva il sale, la seconda deriva dall’idrossido. La desinenza -ICO del nome dell’ossiacido che ha contribuito a formare il sale diventa
-ATO, la desinenza -OSO diventa -ITO. La desinenza -IDRICO degli idracidi diventa -URO nei corrispondenti sali.
L’idrossido da cui deriva il sale viene ricordato nella seconda parte del nome del sale, precisamente se il metallo dell’idrossido ha una sola valenza si userà il complemento di specificazione, se ha due valenze si useranno le desinenze -OSO e -ICO.

Regola per scrivere la reazione di preparazione dei sali

1) Si esamina il nome del sale, deducendo da quale acido e da quale idrossido deriva.
2) Si prepara l’acido secondo lo schema: anidride + acqua (ossiacido) oppure non metallo + idrogeno (idracido).
3) Si prepara l’idrossido secondo lo schema ossido basico + acqua.
4) Si unisce una molecola dell’acido con una molecola dell’idrossido e si scrive la formula del sale.
Per scrivere la formula del sale si segue la seguente regola:
a) Si scrive il simbolo del metallo che figura nell'idrossido.
b) Si scrive accanto il residuo alogenico dell’acido.
c) Si dà al metallo, come indice, la valenza del residuo alogenico.
d) Si dà al residuo alogenico, messo tra parentesi, come indice la valenza del metallo. Se il metallo e il residuo alogenico hanno indici divisibili per lo stesso fattore si semplifica.
e) Si procede alla verifica della conservazione del numero degli atomi (bilanciamento) seguendo questo ordine:
metallo residuo alogenico idrogeno ossigeno.
Nell'effettuare il bilanciamento dell'ossigeno si considera solo l’ossigeno che figura nell’idrossido, non quello che eventualmente figura nel residuo alogenico perché questo ossigeno è già stato bilanciato con il residuo alogenico.

Sali acidi
Gli acidi che hanno più di un atomo di idrogeno nella loro molecola, possono sostituirlo tutto originando i sali neutri oppure possono sostituirlo in parte originando i sali acidi.
Il nome del sale acido è uguale a quello del corrispondente sale neutro seguito dalla parola acido oppure si mette il prefisso BI al nome del corrispondente sale neutro.

Na2CO3 carbonato di sodio (sale neutro)

Es. H2CO3

NaHCO3 carbonato acido di sodio o bicarbonato di sodio (sale acido)

Riassumendo per scrivere il nome di un sale bisogna ricordare di sostituire il suffisso dell’acido corrispondente secondo la seguente regola:

ACIDO SALE

Oso Ito

Ico Ato

Idrico Uro

Tabella riassuntiva dei principali composti chimici

OSSIDO BASICO = METALLO + OSSIGENO
OSSIDO ACIDO o ANIDRIDE = NON METALLO + OSSIGENO
IDROSSIDO = OSSIDO BASICO + ACQUA (C'è il gruppo OH)
OSSIACIDO = OSSIDO ACIDO (o ANIDRIDE) + ACQUA (H al primo posto)
IDRACIDI = IDROGENO + ALCUNI NON METALLI (H al primo posto, non c'è Ossigeno)
IDRURI = METALLI + IDROGENO (Metallo al primo posto, H al secondo posto)
IDROSSIDO + ACIDO = SALE + H2O

Metalli
Nome Simbolo Valenza rispetto O
Litio Li 1
Sodio Na 1
Potassio K 1
Berillio Be 2
Magnesio Mg 2
Calcio Ca 2
Stronzio Sr 2
Bario Ba 2
Cadmio Cd 2
Zinco Zn 2
Alluminio Al 3
Manganese Mn 2,3,4
Mercurio Hg 1, 2
Stagno Sn 2, 4
Piombo Pb 2, 4
Cromo Cr 2, 3
Ferro Fe 2, 3
Nichel Ni 2, 3
Rame Cu 1, 2
Argento Ag 1
Oro Au 1, 3
Platino Pt 2, 4

Il Cromo alle valenze 2 e 3 si comporta da metallo, alla valenza 6 si comporta da non metallo
Il Manganese alle valenze 2, 3 e 4 si comporta da metallo alle valenze 6 e 7 si comporta da non metallo.