Chimica - Nomenclatura PDF

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NOMI E SIMBOLI DEGLI ELEMENTI La nomenclatura tradizionale si basa sull’uso di determinati prefissi e suffissi. La nomenclatura IUPAC invece utilizza opportuni prefissi moltiplicativi allo scopo di evidenziare il numero di atomi o raggruppamenti di atomi presenti in una molecola. I prefissi moltiplicativi sono i seguenti: 1 – mono (anche si può omettere) 2 - di 3 - tri 4 - tetra 5 - penta 6 - esa 7 - epta 8 - octa

REGOLE PER LA COSTRUZIONE DEI COMPOSTI BINARI I composti binari sono composti formati da due soli elementi chimici. Per convenzione, l'elemento con elettronegatività minore (e quindi con il numero di ossidazione positivo) viene scritto per primo e l'elemento più elettronegativo (con numero di ossidazione negativo) per secondo. Nello specifico si scrivono indicando a sinistra l’elemento che precede l’altro nella serie:

L’ordine è quello dei gruppi dal III A al VII A e dal basso verso l’alto con le eccezioni di H e O. Con il simbolo generico M si indica un qualunque metallo. Se indichiamo con AmBn, il generico composto binario, il suo nome IUPAC sarà: (Prefisso)-B-uro di (prefisso)-A Il prefisso sta ad indicare il numero di atomi, invece A e B sono i nomi degli elementi. NaCl = clor-uro di sodio OF2 = di-flor-uro di ossigeno Invece per la NOMENCLATURA CLASSICA essa associa ad ogni composto binario AmBn un nome del tipo: B-uro A-suffisso Dove -sufisso rappresenta un suffisso che dipende dalle proprietà dell’elemento A e dal suo stato di ossidazione nel composto. Se A è un elemento con stato di ossidazione fisso, si usa il suffisso- ico. (Alternativamente si può usare la dizione B-uro di A, che indica univocamente un composto di ben determinata stechiometria)

Se A è un elemento con più stati di ossidazione la nomenclatura classica attribuisce ai suoi composti binari il suffisso: - ico quando A è nel suo alto stato di ossidazione - oso quando A è nel suo basso stato di ossidazione

Il simbolo di ciascun elemento chimico 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 numeri di ossidazione, la molecola risulti neutra. Per calcolare gli indici in modo semplice è sufficiente utilizzare il numero di ossidazione del primo elemento come indice del secondo e viceversa. Ad esempio se volessimo scrivere la formula chimica 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, avremo:

Si noti che l'elemento con il numero di ossidazione positivo (il meno elettronegativo) è stato scritto per primo. Tale metodo di costruzione dei composti binari è detto "Regola dell'incrocio" e garantisce la neutralità della molecola. Infatti nella molecola sono presenti complessivamente 3 atomi di A (= 6 cariche positive) e 2 atomi di B (= 6 cariche negative). Se dopo aver calcolato gli indici questi risultino divisibili per uno stesso numero, gli indici vanno semplificati. Per esempio da un elemento X con numero di ossidazione +4 e un elemento Y con numero di ossidazione -2, avremo il seguente composto binario:

A questa regola fanno eccezione alcuni composti, come ad esempio l'acqua ossigenata (perossido di idrogeno, appartenente alla famiglia dei perossidi), H2O2, in cui gli indici non vanno semplificati.

Classificazione dei composti inorganici La classificazione dei vari composti inorganici si basa sulle proprietà chimiche che dipendono dalla natura metallica o non metallica e come essi reagiscono con l’acqua e l’ossigeno. I metalli danno luogo a una serie basica di composti, mentre i non metalli danno luogo a una serie acida. Ovvero: Serie basica: Metallo + O2 → Ossido (basico); Ossido (basico) + H2O → Idrossido (base) Serie acida: Non metallo + O2 → Anidride (ossido acido); Anidride + H2O → Acido (ossiacido) I sali (che possono essere sali binari o sali ternari) sono ottenuti facendo reagire un composto della serie acida con un composto della serie basica.

LE PROPRIETÀ DEI COMPOSTI BINARI I composti costituiti da due elementi soltanto sono gli ossidi, gli idruri, gli idracidi e i sali binari. Essi a seconda del legame che unisce i loro atomi, possono essere ulteriormente distinti in ionici o molecolari. I primi sono costituiti da un catione metallico e da un anione non metallico e comprendono: Idruri metallici Ossidi basici Sali binari (Alogenuri e solfuri) Ai secondi appartengono: Ossidi acidi Idruri non metallici Idracidi

LE PROPRIETÀ DEGLI IDRURI Gli idruri metallici sono composti dell’idrogeno con metalli fortemente elettropositivi, tipicamente i metalli del I e II gruppo. La formula degli idruri si scrive riportando sempre per primo il simbolo del metallo e poi dell’idrogeno MeHn. L’H ha n.o. -1 perché è più elettronegativo, quindi il metallo avrà n.o positivo. Mentre in NH3, PH3, AsH3 assume n.o. +1. Inoltre sono estremamente reattivi in acqua e generano soluzioni basiche. NOCMENCLATURA TRADIZIONALE: Idruro di “nome del metallo” se numero di ossidazione fisso Se il metallo ha 2 numeri di ossidazione prenderà la desinenza -oso per il valore più basso, -ico per il valore massimo. NOMENCLATURA IUPAC: (prefisso) + idruro + (prefisso) “metallo”

Esempi: COMPOSTO 1+ LiH12+ FeH211+ NaH12+ CaH21-*

TRADIZIONALE Idruro di Litio Idruro ferroso (n.o.+2) Idruro di sodio Idruro di calcio

IUPAC Idruro di Litio Diidruro di Ferro Idruro di Sodio Diidruro di calcio

*CaH2 = Idruro di calcio (Il calcio essendo del II gruppo presenta numero di ossidazione +2, l’idrogeno avrà numero di ossidazione -1 perché moltiplicato per il numero di atomi dell’idrogeno si ottiene -1*2=-2. Dunque il composto è neutro perché +2-2=0).

ATTENZIONE Alcuni composti come NH3(Ammoniaca), PH3(Fosfina), AsH3(Arsina), SiH4(Silano), non sono idruri perché l’idrogeno non è legato ad un metallo, infatti H n.o.+1.

LE PROPRIETÀ DEGLI IDRACIDI Gli idracidi sono un piccolo gruppo di sei composti binari di natura molecolare costituiti da idrogeno e non metallo che avrà n.o negativo visto che il n.o dell’H è +1 (VII gruppo). La loro formula si scrive indicando sempre per primo l’atomo di idrogeno HnX. (L’idrogeno per primo perché è meno elettronegativo). NOMENCLATURA TRADIZIONALE: acido* + “radice del nome del non metallo” + idrico. *Come dice il loro nome, questi composti hanno carattere acido. In soluzione acquosa le loro molecole si ionizzano liberando ioni H+ e anioni. Più nello specifico ciò che avviene è una rottura eterolitica del legame, ovvero gli elettroni messi i condivisione vengono attratti dall’atomo dell’elemento più elettronegativo. L’amo più elettronegativo acquisisce una maggiore carica negativa e diventa un anione, l’atomo meno elettro negativo acquisisce carica positiva e diventa catione.

NOMENCLATURA IUPAC: “Nome del non metallo – uro” di (prefisso) “idrogeno” Esempi: COMPOSTO (Gas) +1 HCl-1 +1 HF-1 +1 H2S-2

TRADIZIONALE Acido cloridrico Acido fluoridrico Acido solfidrico

IUPAC Cloruro di idrogeno Fluoruro di idrogeno Solfuro di diidrogeno

In generale utilizzare queste due nomenclature è differente, per la nomenclatura IUPAC ci si riferisce al gas, per quella tradizionale ci si riferisce alla soluzione acquosa. NOTA BENE: L’unico idracido composto da tre elementi è l’acido cianidrico (HCN).

PROPRIETÀ DEGLI OSSIDI BASICI (METALLICI) L’ossigeno forma composti con quasi tutti gli elementi della tavola periodica. Gli ossidi sono composti binari che coinvolgono l’ossigeno e i metalli e nella loro formula Me2On, l’ossigeno si scrive sempre per ultimo perché a esso spetta n.o. -2 essendo più elettronegativo. Di solito questi ossidi sono solidi ionici e in acqua generano una soluzione basica. L’atomo metallico ha un basso valore di elettronegatività e legandosi con l’ossigeno forma legami ionici. NOMENCLATURA TRADIZIONALE: Ossido di “nome del metallo” se solo un numero di ossidazione Se il metallo ha 2 numeri di ossidazione prenderà la desinenza -oso per il valore più basso, -ico per il valore massimo. NOMENCLATURA IUPAC: (prefisso)+ossido di (prefisso)+“nome del metallo” Esempi: COMPOSTO 1 Na2O-2 +2 CaO-2 +3 La2O3-2

TRADIZIONALE Ossido di sodio Calce viva Ossido di Lantanio

IUPAC Ossido di disodio Ossido di calcio Triossido di dilantanio

In questo caso è stato semplice dare un nome a questi composti (per la nomenclatura tradizionale perché i metalli in questione avevano un solo n.o.) ma se ci troviamo dinanzi ad elementi con più numeri di ossidazione? Per la nomenclatura IUPAC non succede nulla ma per la nomenclatura tradizionale si. COMPOSTO +2 FeO-2 +3 Fe2O3-2 +2 PbO-2 +4 PbO2-2 +3 SnO-2 +4 SnO2-2

TRADIZIONALE Ossido ferroso Ossido ferrico Ossido piomboso Ossido piombico Ossido stannoso Ossido stannico

IUPAC Ossido di ferro Triossido di diferro Ossido di piombo Diossido di piombo Ossido di stagno Diossido di stagno

L’unica eccezione è costituita dal composto OF2 dove assume n.o +2, mentre nei perossidi ha n.o. -1.

PROPRIETÀ DEGLI ANIDRIDI (OSSIDI ACIDI) Gli anidridi sono composti binari che si ottengono dalla reazione diretta di un non metallo con l’ossigeno X2On. L’ossigeno anche negli anidridi ha n.o. -2 essendo più elettronegativo. Anche in questo caso l’ossigeno va posto come secondo elemento e per primo il non metallo. Questi ossidi sono composti covalenti e in H2O generano una soluzione acida. NOMENCLATURA TRADIZIONALE: Anidride + “radice del non metallo” se solo un numero di ossidazione Se il non metallo ha 2 numeri di ossidazione prenderà la desinenza -oso per il valore più basso, -ico per il valore massimo. Se l’elemento ha più di due numeri di ossidazione come Cl, Br, I che hanno più di 2 numeri di ossidazione, si utilizzano i suffissi –oso e –ico per le specie con i due numeri di ossidazione intermedi, mentre per quel che riguarda gli altri due si usano il prefisso –ipo ed il suffisso –oso per il numero di ossidazione più basso. Il prefisso –per con il suffisso –ico per il numero di ossidazione più alto. NOMENCLATURA IUPAC: COMPOSTO +1 Cl2O-2 +3 Cl2O3-2 +5 Cl2O5-2 +7 Cl2O72+3 N2O32+5 N2O52-

TRADIZIONALE IUPAC Anidride ipoclorosa Ossido di dicloro Triossido di dicloro Anidride clorosa Anidride clorica Pentossido di dicloro Eptaossido di dicloro Anidride perclorica Triossido di diazoto Anidride nitrosa Pentaossido di diazoto Anidride nitrica (prefisso)+ossido di (prefisso)+“nome del non metallo”

L’azoto come altri non metalli anche se dovrebbe formare solo anidridi con l’ossigeno, per alcuni n.o. ciò non avviene e forma ossidi: +1 +2 +4

N2O NO NO2

protossido di azoto ossido nitrico ipoazotide (N2O4)

Un altro elemento da tenere in considerazione è il VANADIO che con i numeri di ossidazione + 4 e +5 diventa un’anidride. Anche il titanio si comporta come non metallo quando ha numero di ossidazione +4, quindi con l’ossigeno forma l’anidride titanica.

I PEROSSIDI I perossidi sono composti binari molto instabili, molto comuni e apprezzati per le proprietà ossidanti. I perossidi possono essere considerati come derivati dagli ossidi basici per sostituzione di un atomo di ossigeno con un gruppo chiamato perosso, costituito da due atomi di O e con 2 cariche negative (O22-). Gli ossigeni del gruppo perosso sono legati tra loro per cui il numero di ossidazione è -1.

NOMENCLATURA TRADIZIONALE: “Perossido” +” nome dell’elemento” Inoltre bisogna riportare i suffissi –ico e –oso

NOMENCLATURA IUPAC: Utilizza la denominazione “perossido” seguita dal nome dell’elemento, utilizzando anche opportuni prefissi quantitativi che precedono il termine con numero di ossidazione positivo. Esempio:

COMPOSTO 1 Na2O2-1 +2 BaO2-1 +1 H2O2-1

TRADIZIONALE Perossido di sodio Perossido di bario Perossido di idrogeno

IUPAC Perossido di disodio Perossido di bario Perossido di diidrogeno

I PRODOTTI DI IDRATAZIONE DI OSSIDI BASICI: IDROSSIDI Fin qui abbiamo considerato solo composti binari. Adesso prendiamo in esame la nomenclatura che riguarda le principali classi di composti ternari, cioè formati da tre diversi elementi. Gli idrossidi sono formati da un metallo, ossigeno e idrogeno M(OH). Sono composti molto reattivi ed assumono un carattere basico. Possono essere considerati come derivati dalla reazione con acqua degli ossidi basici. Ossido ferroso FeO + H2O  Fe(OH)2 Idrossido ferroso (Preso due volte perché il n.o. del ferro è 2) Ossido ferrico FeO + 3H2O  2Fe(OH)3 Idrossido ferrico (Preso due volte perché il n.o. del ferro è 2) Il gruppo OH1- si definisce ossidrilione. La formula degli idrossidi si costruisce ponendo accanto al simbolo del metallo tanti gruppi OH1- quanti ne indica il numero di ossidazione del metallo.

NOMENCLATURA TRADIZIONALE: Idrossido di “nome del metallo” se solo un numero di ossidazione Se il metallo ha 2 numeri di ossidazione prenderà la desinenza -oso per il valore più basso, -ico per il valore massimo. NOMENCLATURA IUPAC: (prefisso)+idrossido di + “nome del metallo” COMPOSTO 1+ NaOH12+ Ca(OH)21+2

Fe(OH)21+3 Fe(OH)31+1

+2

KOH1Ba(OH)21-

TRADIZIONALE Idrossido di sodio (soda caustica) Idrossido di calcio Idrossido ferroso Idrossido ferrico Idrossido di potassio Idrossido di bario

IUPAC Idrossido di sodio Diidrossido di calcio Didrossido di ferro Triidrossido di ferro Idrossido di potassio Didrossido di bario

CuOH Cu(OH)2

Idrossido rameoso Idrossido rameico

Idrossido di rame Didrossido di rame

I PRODOTTI DI IDRATAZIONE DI OSSIDI ACIDI: OSSOACIDI Gli ossoacidi sono composti ternari a carattere acido contenenti atomi di ossigeno, di idrogeno e di un elemento non metallico HxXyOz. Gli ossoacidi possono essere considerati come derivati dalla reazione con acqua delle anidridi (ossidi acidi). L’ordine da seguire per la formula è prima l’idrogeno poi il non metallo ed infine l’ossigeno. Anidride nitrosa N2O3 + H2O  HxNyOz* H2N2O4  2HNO2 Acido nitroso Anidride nitrica N2O5 + H2O  HxNyOz* H2N2O6  2HNO3 Acido nitrico *Come faccio a capire i numeri alle basi? Riporto i valori e se necessario li sommo, che stanno a sinistra. Se è possibile semplifico e siccome in questo caso semplifico per 2, per completare con l’ultimo passaggio, il bilanciamento aggiungo due alla formula di destra.

La nomenclatura corretta di questi composti specifica lo stato di ossidazione dell’elemento X, il grado di idratazione dell’acido, il numero di atomi dell’elemento X presenti nella molecola.

NOMENCLATURA TRADIZIONALE: Prevede le stesse regole per gli ossidi acidi, ma in questo caso il termine anidride è sostituito con il termine acido mantenendo gli stessi suffissi e prefissi dell’anidride da cui deriva. In definitiva si usano:   

Il suffisso –ico per elementi X che danno un solo ossoacido. I suffissi –oso e –ico per elementi che danno due ossoacidi. Le combinazioni di prefissi e suffissi in ordine crescente ipo- e –oso; -oso; ico; per- e –ico per tutti gli elementi che posso formare 4 ossoacidi. (VII gruppo)

Per capire meglio dallo zolfo che origina anidride SO2 solforosa con l’acqua si origina H2SO3 acido solforoso, oppure S2O6 (semplificato SO3 ) con l’acqua si ottiene H2SO4 acido solforico. E’ opportuno anche specificare il grado di idratazione con dei suffissi e l’esempio più utile è quello del fosforo che può legarsi con più molecole di acqua: Anidride fosforica P2O5 + H2O H2P2O6 2HPO3 Anidride fosforica P2O5 + 2H2O H4P2O7

Acido metafosforico Acido pirofosforico

Anidride fosforica P2O5 + 3H2O H6P2O8 2H3PO4 Acido ortofosforico Si usa -meta quando c’è una reazione con una molecola d’acqua, -piro con due, orto con tre. Se ad esempio viene chiesto l’acido fosforico senza prefisso ci riferisce all’acido ortofosforico. Si possono avere più idratazioni con il fosforo, il silicio e il bromo. NOMENCLATURA IUPAC: Le regole della nomenclatura IUPAC prevedono anche esse l’uso del termine acido, seguito dall’indicazione del numero di atomi di ossigeno con i prefissi di- tri-,ecc. che precedono il termine –osso- cui fa seguito la radice del non metallo col suffisso –ico. COMPOSTO 1+ H2C4O32HNO2 HNO3 HClO HClO2 HClO3

TRADIZIONALE Acido carbonico Acido nitroso Acido nitrico Acido ipocloroso Acido cloroso Acido clorico

IUPAC Acido triossocarbonico Acido diossonitrico Acido triossonitrico Acido ossoclorico Acido diossoclorico Acido triossoclorico

HClO4 HBrO3

Acido perclorico Acido bromico

Acido tetraossoclorico Acido triossobromico

RADICALI ACIDI Ciò che resta di un acido per perdita o totale degli idrogeni prende il nome di radicale acido. Un radicale acido è un ione, che ha per carica e valenza il numero di idrogeni caduti dall’acido. Nella rappresentazione della formula di un radicale acido si pongono in alto a destra tante cariche negative quanti sono gli idrogeni ceduti dall’acido. LA NOMENCLATURA TRADIZIONALE: La nomenclatura tradizione deriva direttamente da quella dell’acido corrispondente. Il termine ione sostituisce la parola acido, ai suffissi –oso e –ico si sostituiscono rispettivamente i suffissi –ito e –ato, mentre al suffisso idrico si sostituisce il suffisso –uro. Ione+(per/ipo)radice del non metallo+(ito/ato) Mentre se nella formula è presente il suffisso idrico si sostituisce il suffisso –uro. ione+radice del nome non metallo+uro La perdita parziale di ioni H+ di acidi che possiedono più idrogeni dà luogo a radicali ionici negativi. Si utilizza sempre la stessa nomenclatura con l’aggiunta del prefisso idrogeno-,senza specificare la quantità di idrogeno. Ione+ idrogeno+ (prefisso)“radice nome del non metallo”-(ito/ato) LA NOMENCLATURA IUPAC: Nella nomenclatura IUPAC tutti i radicali acidi derivati da ossoacidi prendono la desinenza –ato/-ito, cui si fa seguire il n.o. del non metallo(scritto tra parentesi in numero romano). Il numero di atomi di ossigeno si indica tramite i prefissi quantitativi (mono)osso-, diosso-. Ione+ (prefisso)osso + radice del non metallo+ ato Mentre se nella formula è presente il suffisso -idrico si sostituisce il suffisso –uro. Ione+ radice del nome non metallo-uro La perdita parziale di ioni H+ di acidi che possiedono più idrogeni dà luogo a radicali ionici negativi. Si utilizza sempre la stessa nomenclatura con l’aggiunta del prefisso idrogeno- oppure diidrogeno-, a seconda che siano presenti uno o due idrogeni. Ione + (pref)idrogeno+(pre)osso+nome del nome non metallo-ato

Esempio: ACIDO DI PROVENIENZA HCl acido cloridrico H 2S Acido solfidrico H2SO4 Acido solforico H2SO4 Acido solforico HNO2 HNO3 Acido nitrico HClO4 Acido perclorico HClO3 Acido clorico HClO2 Acido cloroso HClO

RADICALE ACIDO Cl-

TRADIZIONALE

IUPAC

Ione cloruro

Ione cloruro

S2-

Ione solfuro

Ione solfuro

SO42HSO4NONO3-

Ione solfato Ione idrogenosolfato Ione nitrito Ione nitrato

Ione tetraosso-solfato(VI) Ione idrogenotetraossosolfato(VI) Ione diossonitrato(III) Ione triossonitrato

ClO4-

Ione perclorato

Ione tetraossoclorato(VII)

ClO3-

Ione clorato

Ione triossoclorato(V)

ClO2-

Ione clorito

Ione diossoclorato(III)

ClO-

Ione ipoclorito

Ione ossoclorato(I)

H3PO4 Acido fosforico H3PO4 Acido fosforico H3PO4 Acido fosforico H2CO3 Acido carbonico H2CO3 Acido carbonico

H2PO4-

Ione diidrogenofosfato Ione idrogenofosfato Ione Fosfato Ione idrogenocarbonato Ione carbonato

Ione di idrogenotetraossofosfato(V) Ione di idrogenotetraossofosfato Ione tetraossofosfato (IV)

HPO42 PO43HCO3CO3–

Ione di idrogenotriossocarbonato Ione triossocarbonato

GLI IONI POSITIVI Gli ioni positivi ch...