Chimica inorganica

Configurazione elettronica

• Gas nobili: ns² np⁶ n = numero quantico principale.
• Elemento di transizione: ha elettroni negli orbitali di tipo d.

Numeri quantici

• Principale: n = 1, 2, ...
• Secondario: l = 0, ..., n-1.
• Magnetico: m = -l, ..., +l.
• Spin: m_s = ± 1/2.

Gli elettroni con numero quantico l = 2 corrispondono a quelli esistenti negli orbitali d. Gli orbitali di serie tipici degli elementi di transizione e il primo elemento in cui compaiono è lo scandio (Sc), che possiede 1 elettrone nell'orbitale 3d. L'orbitale 3d viene completamente riempito con 10 elettroni nello zinco (Zn). L'elemento con 11 elettroni negli orbitali 3d è l'ittrio (Y), che possiede 10 elettroni nell'orbitale 3d e 1 elettrone nel 4d.

Formule chimiche

• Minima / semplice / bruta: esprime il rapporto tra gli atomi con i più piccoli numeri interi come indici: CH₃ NaCl.
• Molecolare: indica il numero reale di atomi: C₂H₆.
• Di struttura / semi-struttura: indica come gli atomi sono uniti tra loro: H-C-C-H.

Valenza

Rappresenta il numero di legami che un elemento forma con altri atomi.

Numero di ossidazione

È la carica che un atomo acquista quando si assegnano convenzionalmente gli elettroni di legame all'atomo più elettronegativo. Assume sia valori positivi che negativi:

H⁺¹ O^-2

Regole per l'attribuzione del numero di ossidazione

1. Se una specie chimica è elettricamente neutra, la somma dei numeri di ossidazione è nulla.
2. Se una specie ionica è pari alla carica totale dello ione.
3. Negli elementi puri, vale 0.

Alcuni numeri di ossidazione noti

• Idrogeno (H): ha sempre n.o. ⁺¹, tranne negli idruri, in cui ha n.o. ^-1.
• Metalli alcalini (I gruppo): hanno sempre numero di ossidazione ⁺¹.
• Metalli alcalino-terrosi (II gruppo): hanno n.o. ⁺².
• Fluoro (F): essendo l'elemento più elettronegativo ha n.o. ^-1.
• Ossigeno (O): ha n.o. ^-2, tranne nei perossidi (^-1) e nei superossidi (^-1/2).

Suddivisione generale dei composti

Elementi

• Metalli
  • + ossigeno: ossidi basici: Me_xO_y.
  • + acqua: idrossidi: Me(OH)_x (proprietà basiche).
• Non metalli
  • + ossigeno: ossidi acidi: X_xO_y (non metallo).
  • + acqua: acidi (proprietà acide).
    • Ossiacidi: H_xX_mO_p.
    • Idracidi: H_xX_m.

Nomenclatura ossidi

• Nella formula: prima elemento, poi ossigeno.
• Nel nome: prima ossido, poi elemento.
• I rapporti tra ferro/ossigeno e cloro/ossigeno non sono casuali, ma dipendono dal loro n.o.
• Se si deve identificare un composto, servono altre regole:
  • Metodo I (IUPAC): si mettono dei prefissi davanti al nome dell'elemento e ad ossido per indicare il numero di atomi di elemento e ossigeno presenti nella formula: 1 mono; 2 di; 3 tri; 4 tetra; 5 penta; 6 esa.

7 -> epta-; 8 -> ota-; ... ete...

- Metodo II (Stock): dopo il nome si aggiunge tra parentesi il N.O. dell'elemento.

- Metodo III (prefissi e suffissi): si usa una combinazione di prefissi e suffissi per indicare il N.O. dell'elemento.

Per-

Nuovo elemento

Ipo-

-ico

-oso

N.O. elemento

Adattare N.O.

Solo dell'ultimo O.

Alcuni casi particolari

• C (+2, +4).
• CO: prende il nome di monossido di carbonio (+2).

• S (+2, +4, +6).
• SO₃: anidride solforica (+6).
• SO₂: anidride solforosa (+4).
• SO: protossido di zolfo (+2).

• Cr (+2, +3, +6).
• CrO₃: anidride cromica (+6).
• Cr₂O₃: ossido cromico (+3).
• CrO: ossido cromoso (+2).

• Mn (+2, +3, +4, +6, +7).
• Mn₂O₇: anidride permanganica (+7).
• MnO₃: anidride manganica (+6).
• MnO₂: biossido di manganese (+4).
• Mn₂O₃: ossido manganico (+3).
• MnO: ossido manganoso (+2).

• N (-3, +1, +2, +3, +4, +5).
• N₂O₅: anidride nitrica.
• NO₂: biossido di azoto (anche come N₂O₄: ipoazotide).
• N₂O₃: anidride nitrosa.
• NO: ossido nitrico.
• N₂O: anidride iponitrosa.

Perossidi e superossidi

• I perossidi sono composti che contengono il gruppo perossido: -O-O- (l'ossigeno ha n.o. -1).
• I superossidi sono composti contenenti lo ione superossido O₂^-.

Nomenclatura dei perossidi

• I perossidi appartengono alla famiglia delle basi, originano soluzioni basiche.
• Si formano per reazione degli ossidi basici con acqua.
• La formula si può ricavare a partire dal numero di ossidazione del metallo considerato.

Per dare il segno si possono usare tutti e tre i metodi, ma sono usati di preferenza il metodo II e III.

• Il numero di ossidazione di (OH) è pari a -1 e (OH) indica un ossigeno legato a un idrogeno, è da considerarsi come un'unica entità e va messo fra parentesi.

Gli idrossidi

Come molti composti neutri, possono dissociarsi in ioni:

• La somma delle cariche di tutti gli ioni ottenuti dalla dissociazione di un composto neutro è pari a zero.
• La carica del catione metallico coincide con il suo N.O.
• L'anione OH è l'anione idrossido, ed è la causa del carattere basico degli idrossidi.

Ossiacidi

Si formano facendo reagire completamente un'anidride con una o più molecole d'acqua. Formula generale H_aX_bO_c.

Disociazione degli acidi in acqua

Un acido posto in acqua si dissocia liberando cationi (+) ed anioni (-).

Un acido che contiene 1 solo atomo di idrogeno è detto monoprotico, se contiene più atomi di idrogeno, poliprotico.

Idracidi

Composti binari in cui uno o più atomi di idrogeno si legano ad un atomo di non metallo (X). Formula generale: H_aX_b.

Nomenclatura

IUPAC: si aggiunge il suffisso -uro alla radice del non metallo, seguita dal termine: “di idrogeno”.

Tradizionale: al termine acido si fa seguire la radice del non metallo e la desinenza -idrico.

Sali

Composti ionici ed elettricamente neutri tra cationi metallici e anioni derivabili idealmente dalla dissociazione di acidi. Come tutti i composti ionici, se posti in acqua possono dissociarsi negli ioni di partenza.

Nomenclatura sali ternari

IUPAC

Al nome dell'anione (che deriva dal residuo acido) si fa seguire il nome del metallo.

Tradizionale

Il nome dell'anione segue la regola del residuo acido. Ad esso si fa seguire il nome del metallo.

N. O. maggiore

Per + codice dell'anione + ato + nome metallo.

Codice dell'anione + ato + nome metallo.

Codice dell'anione + ito + nome metallo.

Ipo + codice dell'anione + ito + nome metallo.

Nomenclatura sali binari

IUPAC

Il composto prende il nome del non metallo terminante in -uro seguito dal nome del metallo, con l'utilizzo di appositi prefissi che precedono entrambi i termini.

Tradizionale

Se il metallo presenta un unico numero di ossidazione il composto prenderà il nome del non metallo terminante in -uro seguito dal nome del metallo. Se il metallo presenta due numeri di ossidazione:

N. O. maggiore

Radice del non metallo -uro + nome del metallo + ico.

N. O. minore

Radice del non metallo -uro + nome del metallo + oso.

Sali basici

Un sale si dice basico se la sua molecola contiene uno o più gruppi ossidrili OH. Sono denominati con l'aggiunta di monobasico, bibasico... a seconda del numero di gruppi OH presenti nella formula del sale.

Sali acidi

Un sale si dice acido se la sua molecola contiene uno o più atomi di H. Sono denominati interponendo tra il nome del sale e quello del metallo la parola monoacido.

B iacido ... a seconda del numero di atomi di H presenti nella formula del sale.

Sali idrati

I sali idrati sono sali che cristallizzano includendo nella loro struttura cristallina delle molecole di acqua. La loro formula chimica viene rappresentata facendo seguire alla formula chimica del sale un puntino seguito dalla formula chimica dell'acqua, preceduta da un coefficiente che indica il numero di molecole d'acqua inglobate nella struttura.

Idruri

Sono composti binari in cui l'idrogeno si lega ad un elemento meno elettronegativo. In questi composti l'idrogeno ha N.O. -1.

Formula generale: MeH_n.