Chimica organica - composti organici: nomenclatura

Nomenclatura composti inorganici

Tabella con i primi 100 elementi chimici

(Z = numero atomico = numero di protoni)

Elementi con numero atomico maggiore di 100

Per gli elementi con numero atomico maggiore di 100, i nomi e i simboli derivano direttamente dal numero atomico dell'elemento utilizzando le radici numeriche:

• 0 = nil
• 1 = un
• 2 = bi
• 3 = tri
• 4 = quad
• 5 = pent
• 6 = hex
• 7 = sept
• 8 = oct
• 9 = enn

Le radici sono sistemate in successione seguendo il numero atomico e terminando con il suffisso "ium". Il simbolo è formato dalle lettere iniziali delle radici numeriche che compongono il nome.

Es: Atomo 104 1 0 4 suffisso
Nome: Unnilquadium
Simbolo: Unq

Eccezioni

Nomi e simboli approvati:

• 101 Mendelevio Md
• 102 Nobelio No
• 103 Laurenzio Lr
• 104 Rutherfordio Rf

Nomi e simboli proposti:

• 105 Dubnio Db
• 106 Seaborgio Sg
• 107 Bohrio Bh
• 108 Hassio Hs
• 109 Meitnerio Mt

Numero di ossidazione (nox) o stato di ossidazione (stox)

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.

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, ad esempio Pb⁺⁴. Lo stato di ossidazione si scrive ad esponente del simbolo chimico o racchiuso tra parentesi tonde come numero romano, ad esempio Pb(IV).

Regole per l'attribuzione dei numeri di ossidazione

• 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, ad esempio Ca²⁺ (nox +2), Al³⁺ (nox +3), S^2- (nox -2).
• L'idrogeno presenta sempre nox +1 tranne che quando si lega direttamente con metalli più elettropositivi (idruri), ed in cui ha dunque nox -1.
• L'ossigeno ha sempre nox -2 tranne quando forma un legame covalente puro con se stesso (perossidi –O-O-) dove presenta nox -1.
• Il fluoro, essendo l'elemento più elettronegativo della tabella periodica, ha sempre nox -1.
• Gli altri elementi del VII gruppo A hanno anch'essi nox -1, tranne quando si legano con elementi più elettronegativi.
• In generale, il nox più elevato di un elemento corrisponde al numero d'ordine del gruppo cui appartiene.
• 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.

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 nox -2; complessivamente i due atomi presentano nox -4; affinché la somma dei nox sia zero lo zolfo deve presentare nox +4.

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

Nomenclatura tradizionale e nomenclatura sistematica (IUPAC)

La nomenclatura ha origine dalla distinzione degli elementi in metalli e non metalli. Da qui si fanno derivare due serie parallele di composti (serie basica e serie acida).

• Metallo: Ossido (basico) e Idrossido (base)
• Non metallo: Anidride (Ossido acido) e Acido (Ossiacido)

Dalla reazione di un composto della serie acida con un composto della serie basica si ottengono poi i sali.

La nomenclatura tradizionale si basa sull’uso di prefissi e suffissi correlati allo stato di ossidazione degli atomi. La nomenclatura IUPAC si basa invece per lo più sulla stechiometria della molecola ed ha l’obiettivo di rendere immediatamente evidenti il numero di atomi o gruppi chimici presenti in una molecola, facendoli precedere da opportuni prefissi moltiplicativi.

Prefissi moltiplicativi

Nome di un elemento o sostanza elementare

Nella nomenclatura sistematica (IUPAC) al nome dell'elemento si aggiunge l'appropriato prefisso numerico.

Il prefisso mono si usa solo quando l'elemento non esiste nello stato monoatomico.

Regole per la costruzione dei composti binari

I composti binari sono formati da due soli elementi chimici. Convenzionalmente si scrivono ponendo per primo l'elemento meno elettronegativo, seguito dall'elemento più elettronegativo. Vi sono comunque eccezioni a tale regola.

Il simbolo di ciascun elemento è seguito da un numero a pedice, detto indice, che indica quanti atomi di quell'elemento sono presenti nel composto. Gli indici sono apposti in modo tale che, sommando i rispettivi nox, la molecola risulti neutra.

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 scrivere la formula di un composto binario formato da un elemento A il cui numero di ossidazione sia +2 e da un elemento B il cui numero di ossidazione sia -3, otterremo A₃B₂. Si noti che l'elemento con il numero di ossidazione negativo (il più elettronegativo) è stato scritto per secondo.

Qualora dopo aver calcolato gli indici questi risultino divisibili per uno stesso numero, gli indici vanno semplificati, tranne alcuni casi particolari come alcuni perossidi.

Composti della serie basica (ossidi ed idrossidi)

Ossidi (ossidi basici)

Sono composti in cui un metallo si lega con l'ossigeno (nox -2).

• Metallo + O₂ → ossido

La formula generale di un ossido è Me₂O_n, con n = nox del metallo (Me).

La nomenclatura tradizionale degli ossidi prevede:

• Se il metallo presenta un unico stato di ossidazione, il composto si chiamerà "Ossido di" seguito dal nome del metallo.
• Se il metallo presenta due stati di ossidazione, forma con l'ossigeno due tipi di ossidi. Nel composto a nox maggiore il metallo prende la desinenza -ico, in quello a nox minore prende la desinenza -oso.

La nomenclatura sistematica (IUPAC) degli ossidi prevede:

La denominazione "ossido di" seguita dal nome del metallo, con l'utilizzo di opportuni prefissi moltiplicativi che precedono sia il termine "ossido" sia il nome del metallo. Nel caso il metallo presenti più di un numero di ossidazione è possibile far seguire al nome del metallo il suo stato di ossidazione in numero romano racchiuso tra parentesi tonde (notazione di Stock).

Idrossidi

Gli idrossidi si formano sommando una o più molecole d'acqua ad un ossido.

• Ossido + nH₂O → Idrossido

Gli idrossidi hanno formula generale Me(OH)_n, con n pari al numero di ossidazione del metallo (Me). Per costruire un idrossido è sufficiente far seguire al metallo tanti gruppi ossidrili o idrossidi (OH) quanti ne richiede il suo numero di ossidazione.

Ad esempio, dall'ossido di potassio si ottiene l'idrossido di potassio:

• K₂O + H₂O → 2KOH

Mentre dall'ossido rameico si ottiene l'idrossido rameico:

• CuO + H₂O → Cu(OH)₂

Nella nomenclatura tradizionale il nome degli idrossidi si ottiene da quello dell'ossido corrispondente, sostituendo il termine "idrossido" al termine "ossido". Nella nomenclatura IUPAC il termine "idrossido" viene preceduto da opportuno prefisso moltiplicativo.

Composti della serie acida (anidridi ed ossiacidi)

Anidridi (ossidi acidi)

Sono composti in cui un non metallo si lega con l'ossigeno (nox -2).

• Non Metallo + O₂ → Anidride

La formula generale di un'anidride è nMe₂O_x, con x = nox del non metallo (nMe).

La nomenclatura tradizionale delle anidridi prevede:

• Se il non metallo presenta un unico stato di ossidazione, il composto si chiamerà "Anidride" seguito dal nome del non metallo con desinenza -ica.
• Se il non metallo presenta due stati di ossidazione, forma con l'ossigeno due tipi di anidridi. Nel composto a nox maggiore il non metallo prende la desinenza -ica, in quello a nox minore prende la desinenza -osa.
• Se il non metallo presenta quattro stati di ossidazione, forma con l'ossigeno quattro tipi di anidridi: nel composto a nox maggiore il non metallo prende il prefisso per- e la desinenza -ica, nel composto a nox minore prende il prefisso ipo- e la desinenza -osa. Nei composti a nox intermedi si avranno le desinenze -ica (per il nox più elevato dei due) ed -osa (per il nox meno elevato dei due).

La nomenclatura sistematica (IUPAC) delle anidridi prevede:

La denominazione "ossido di" seguita dal nome del non metallo, con l'utilizzo di opportuni prefissi moltiplicativi che precedono sia il termine "ossido" sia il nome del non metallo. Nel caso il non metallo presenti più di un numero di ossidazione è possibile far seguire al nome del non metallo il suo stato di ossidazione in numero romano racchiuso tra parentesi tonde (notazione di Stock).

Ossiacidi o ossoacidi

Gli ossoacidi si formano sommando una o più molecole d'acqua ad un'anidride.

• Anidride + nH₂O → Ossoacido

Nella nomenclatura tradizionale il nome degli acidi si ottiene da quello dell'anidride corrispondente, sostituendo il termine "acido" al termine "anidride". La nomenclatura tradizionale prevede inoltre particolari prefissi per indicare acidi con diversi gradi di idratazione (metaacidi, ortoacidi), acidi condensati (diacidi triacidi … poliacidi), acidi con gruppi perossidi (perossiacidi).

La nomenclatura IUPAC prevede per tutti gli acidi la desinenza -ico ed opportuni prefissi moltiplicativi per indicare il numero di atomi di ossigeno (osso), di eventuali altri gruppi e del non metallo. Per gli acidi condensati in cui un ossigeno fa da ponte tra due molecole acide, l'atomo-ponte viene preceduto dalla lettera greca μ. Nel caso in cui il non metallo presenti più di un numero di ossidazione è possibile far seguire al nome del non metallo il suo stato di ossidazione in numero romano racchiuso tra parentesi tonde (notazione di Stock).

In alternativa, l'acido può essere visto come un sale di idrogeno. In questo caso prenderà la desinenza -ato e verrà specificato il numero di atomi di idrogeno tramite opportuno prefisso moltiplicativo.

Per costruire un acido è sufficiente sommare all'anidride 2 atomi di idrogeno e 1 di ossigeno per ogni molecola d'acqua che viene aggiunta.

Ad esempio, dall'anidride carbonica si ottiene l'acido carbonico:

• CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Mentre dall'anidride nitrica si ottiene l'acido nitrico:

• N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃

Alcuni acidi si presentano in diversi gradi di idratazione. Ad esempio, sommando un’altra molecola d’acqua all’acido fosforico si ottiene l’acido ortofosforico. La forma meno idratata prende il nome di acido metafosforico:

• P₂O₅ + H₂O → 2HPO₃ (acido metafosforico)
• HPO₃ + H₂O → H₃PO₄ (acido ortofosforico)

Alcuni acidi, come l’acido fosforico, possono dare reazioni di condensazione con perdita di molecole d’acqua:

• H₃PO₄ + H₃PO₄ → H₂O + H₄P₂O₇ (acido difosforico o pirofosforico)

Esistono infine i cosiddetti perossiacidi, come l’acido perossifosforico (perfosforico) H₃PO₅, che contengono un gruppo perossido (-O-O-).

Nome sistematico: H₂CO₃ acido triossocarbonico
Nome tradizionale: acido carbonico

Nome sistematico: SO₂ acido triossosolforico (IV)