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Appunti sulla classificazione e la nomenclatura dei composti chimici

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Appunti sulla classificazione e la nomenclatura dei composti chimici Nomenclatura dei composti binari Elementi si dividono in: Metalli + ossigeno + idrogeno ➁ ossidi basici ➅ Sali binari ➂ Idruri ➃ idracidi ➄ ossidi acidi covalenti (IV-­‐VA) (VI-­‐VII A) (anidridi) (+x) (-­‐2) (+x) (-­‐y) Al2O3 + idrogeno ➀ Idruri metallici (+x) (-­‐1) Non Metalli (+1) (-­‐y) + ossigeno (-­‐y) (+1) (+y) (-­‐2) Ossido di sodio (mono) Ossido di disodio Ossido di calcio (mono) Ossido di calcio Ossido di alluminio Triossido di dialluminio Ossido cromico Triossido di cromo Ossido vanadico Pentossido di divanadio Ossido ferroso (mono) Ossido di ferro Ossido ferrico Triossido di diferro Me Hx Me2 Ox Mey Nmx Nm Hy Hy Nm Nm2 Oy Regole di nomenclatura dei composti binari ossigenati (che contengono ossigeno) ➁ Ossidi basici (detti anche ossidi metallici) Sono composti binari costituiti da metallo, e ossigeno; all’ossigeno si attribuisce sempre numero di ossidazione -­‐2, tranne nei casi dei perossidi, che è una speciale categoria si ossidi, nei quali il n. di ossidazione dell’ossigeno è pari a -­‐1. La nomenclatura tradizionale prevede che alla parola ossido si faccia seguire il nome del metallo; quando al metallo sono attribuibili più numeri di ossidazione, ad esso si aggiunge un suffisso che ne indica lo stato di ossidazione. Il suffisso da aggiungere sarà oso per lo stato di ossidazione più basso e ico per quello più alto. La nomenclatura IUPAC prevede che alla parola ossido si faccia precedere un prefisso numerico per indicare il numero di atomi di ossigeno [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] superiori a uno, successivamente si aggiunge il nome del metallo preceduto eventualmente da un prefisso numerico che ne indica il numero di atomi. Esempi N. tradizionale N. IUPAC (+1) (-­‐2) Na2O (+2) (-­‐2) CaO (+3) (-­‐2) (+1) (-­‐2) CrO3 (+5) (-­‐2) V2O5 (+2) (-­‐2) FeO (+2) (-­‐2) Fe2O3 ➄ Ossidi acidi (detti anche anidridi) Sono composti binari costituiti da non metallo, e ossigeno; all’ossigeno si attribuisce sempre numero di ossidazione -­‐2, formalmente si possono ottenere per sintesi tra un non metallo e ossigeno oppure dalla decomposizione termica (riscaldamento) dei sali ternani. La nomenclatura tradizionale prevede che alla parola anidride si faccia seguire il nome del non metallo; quando al non metallo sono attribuibili più numeri di ossidazione, ad esso si aggiunge un suffisso che ne indica lo stato di ossidazione (o valenza). Il suffisso da aggiungere sarà osa per lo stato di ossidazione più basso e ica per quello più alto. Eventualmente il nome del non metallo è preceduto da un prefisso ipo o per secondo lo schema di seguito indicato: Anidride ipo……………osa Anidride ……………osa Anidride ……………ica Anidrite per…………...ica Questi ossidi acidi sono frequenti con gli elementi del gruppo VII A (detti anche alogeni) La nomenclatura IUPAC prevede che anche per gli ossidi acidi si applicano le stesse regole degli ossidi basici. Ossia, alla parola ossido si faccia precedere un prefisso numerico per indicare il numero di atomi di ossigeno [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] superiori a uno, successivamente si aggiunge il nome del non metallo preceduto eventualmente da un prefisso numerico che ne indica il numero di atomi. Esempi (+1) (-­‐2) Cl2O (+3) (-­‐2) Cl2O3 (+5) (-­‐2) Cl2O5 (+7) (-­‐2) Cl2O7 (+4) (-­‐2) SO2 (+6) (-­‐2) SO3 N. tradizionale N. IUPAC Anidride ipoclorosa (Mono) Ossido di dicloro Anidride clorosa Triossido di dicloro Anidride clorica Pentossido di dicloro Anidride perclorica Eptaossido di dicloro Anidride solforosa (Bi) Diossido di zolfo Anidride solforica Triossido di zolfo Regole di nomenclatura dei composti binari non ossigenati (che non contengono ossigeno) Premessa generale alla nomenclatura IUPAC dei composti binari non ossigenati: Tutti i composti binari non ossigenati terminano sempre con il suffisso uro per l’elemento scritto a destra nella formula. ➀ Idruri metallici Sono composti binari costituiti da metallo, e idrogeno; in questi composti all’idrogeno si attribuisce sempre numero di ossidazione -­‐1, formalmente si possono ottenere per sintesi tra un metallo e idrogeno gassoso. La nomenclatura tradizionale prevede che alla parola idruro si faccia seguire il nome del metallo; quando al metallo sono attribuibili più numeri di ossidazione, ad esso si aggiunge un suffisso che ne indica lo stato di ossidazione (o valenza). Il suffisso da aggiungere al nome del metallo sarà oso per lo stato di ossidazione più basso e ico per quello più alto. La nomenclatura IUPAC prevede che alla parola idruro si faccia precedere un prefisso numerico per indicare il numero di atomi di idrogeno [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] se superiori a uno, successivamente si aggiunge il nome del metallo. Esempi N. tradizionale N. IUPAC (+3) (-­‐1) FeH3 (+2) (-­‐1) FeH2 (+1) (-­‐1) NaH (+2) (-­‐1) CaH2 (+3) (-­‐1) AlH3 Idruro ferrico Triidruro di ferro Idruro ferroso (Bi) Diidruro di ferro Idruro di sodio Idruro di sodio Idruro di calcio (Bi) Diidruro di calcio Idruro di alluminio Triidruro di alluminio ➂ Idruri covalenti Sono composti binari costituiti da non metalli (generalmente dei gruppi IV e V A), e idrogeno; in questi composti all’idrogeno si attribuisce sempre numero di ossidazione +1, formalmente si possono ottenere per sintesi tra un non metallo e idrogeno gassoso. La nomenclatura tradizionale prevede che alla parola idruro si faccia seguire il nome del non metallo; quando al non metallo sono attribuibili più numeri di ossidazione, ad esso si aggiunge un suffisso che ne indica lo stato di ossidazione (o valenza). Il suffisso da aggiungere al nome del non metallo sarà oso per lo stato di ossidazione più basso e ico per quello più alto generalmente a tali composti è stato assegnato un nome di fantasia di origine commerciale. La nomenclatura IUPAC prevede che alla parola idruro si faccia precedere un prefisso numerico per indicare il numero di atomi di idrogeno [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] se superiori a uno, successivamente si aggiunge il nome del non metallo. Esempi N. tradizionale N. IUPAC (-­‐4) (+1) CH4 (-­‐4) (+1) SiH4 (-­‐3) (+1) NH3 Idruro di carbonio (metano) Tetraidruro di carbonio Idruro silicio (silano) Tetraidruro di silicio Idruro di azoto (ammoniaca) Triidruro di azoto (-­‐3) (+1) PH3 Idruro di fosforo (fosfina) Triidruro di fosforo (-­‐3) (+1) AsH3 Idruro di arsenico (arsina) Triidruro di arsenico ➃ Idracidi o acidi binari Sono composti binari costituiti da non metalli (generalmente del gruppo VII A e dallo zolfo), e idrogeno; in questi composti all’idrogeno si attribuisce sempre numero di ossidazione +1, formalmente si possono ottenere per sintesi tra un non metallo e idrogeno gassoso. La nomenclatura tradizionale prevede che alla parola acido si faccia seguire il nome del non metallo con il suffisso idrico. La nomenclatura IUPAC prevede sempre le stesse regole, ossia, nome del non metallo si aggiunga il suffisso uro e successivamente di aggiunge la parola “di idrogeno” eventualmente preceduta da un prefisso numerico per indicare il numero di atomi di idrogeno [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] se superiori a uno. Esempi N. tradizionale N. IUPAC Acido Solfidrico Solfuro di diidrogeno Acido flouridrico Fluoruro di idrogeno HCl Acido cloridrico Cloruro di idrogeno (+1) (-­‐2) H2S (+1) (-­‐1) HF (+1) (-­‐1) (+1) (-­‐1) HBr Acido bromidrico Bromuro di idrogeno (+1) (-­‐1) HI Acido Iodidrico Ioduro di idrogeno ➅ Sali binari Sono composti binari costituiti da metalli e non metalli (generalmente del gruppo VII A e dallo zolfo); in questi composti al metallo si attribuisce sempre n. di ossidazione positivo e al non metallo n. di ossidazione negativo, si possono ottenere per sintesi tra un non metallo e idrogeno gassoso. La nomenclatura tradizionale prevede che al nome del non metallo con il suffisso uro si faccia seguire il nome del metallo con l’eventuale aggiunta dei suffissi oso e ico per indicarne il minore o maggiore stato di ossidazione (o valenza). La nomenclatura IUPAC prevede sempre le stesse regole, ossia, al nome del non metallo si aggiunge il suffisso uro eventualmente preceduto da un prefisso numerico per indicare il numero di atomi [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] se superiori a uno, successivamente si aggiunge il nome del metallo preceduto eventualmente dal prefisso numerico che ne indica il numero di atomi se superiori a uno. Esempi (+3) (-­‐2) Al2S3 (+2) (-­‐2) FeS (+3) (-­‐2) Fe2S3 (+1) (-­‐2) Na2S (+3) (-­‐1) N. tradizionale N. IUPAC Solfuro di alluminio Trisolfuro di dialluminio Solfuro ferroso Solfuro di ferro Solfuro ferrico Trisolfuro di diferro Solfuro di sodio Solfuro di diferro AlF3 Fluoruro di alluminio Trifluoruro di alluminio (+2) (-­‐1) CaCl2 Cloruro di calcio Dicloruro di calcio (+1) (-­‐1) KI Ioduro di potassio Ioduro di potassio N.B. gli elementi del gruppo VII A nei composti binari hanno generalmente n. di ossidazione pari a -­‐1. Nomenclatura dei composti ternari Metalli Non Metalli + ossigeno ossidi acidi (anidridi) + H2O ➀ Idrossidi ➂ Sali ternari ➁ Ossoacidi (Acidi Ternari) (+x) (-­‐1) (+x) (+y) (-­‐2) (-­‐2) (+1) =(-­‐1) (OH)-­‐ + ossigeno ossidi basici + H2O (+1) (+y) (-­‐2) Me(OH)x Mew NmzOk Hw NmzOk ➀ Idrossidi Sono composti ternari costituiti da metalli e un raggruppamento atomico chiamato idrossile (o gruppo idrossido) con una carica negativa: A tale gruppo si attribuisce numero di ossidazione complessivo pari a -­‐1 (o valenza=I). Formalmente si possono ottenere dalla reazione di un ossido basico o di un metallo con acqua. La nomenclatura tradizionale prevede per questi composti che alla parola idrossido si faccia seguire il nome del metallo con l’eventuale aggiunta dei suffissi oso e ico per indicarne il minore o maggiore stato di ossidazione (o valenza). La nomenclatura IUPAC prevede alla parola idrossido, eventualmente preceduto da un prefisso numerico [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] per indicare il numero di idrossili, se superiori a uno, successivamente si aggiunge il nome del metallo. Esempi (+1) (-­‐1) NaOH (+2) (-­‐1) Fe(OH)2 (+3) (-­‐2) Fe(OH)3 (+2) (-­‐1) Ca(OH)2 (+3) (-­‐1) Al(OH)3 N. tradizionale N. IUPAC Idrossido di sodio Idrossido di alluminio Idrossido ferroso Biidrossido di ferro Idrossido ferrico Triidrossido di ferro Idrossido di calcio Biidrossido di calcio Idrossido di Alluminio Triidrossido di alluminio ➁ Ossoacidi o acidi ternari (talvolta detti anche ossiacidi o acidi ossigenati) Sono composti ternari costituiti da idrogeno con n. di ossidazione =+1, non metallo con numero di ossidazione sempre positivo e ossigeno con numero di ossidazione pari a -­‐2. Formalmente si possono ottenere dalla reazione di un ossido acido con acqua. La nomenclatura tradizionale prevede che alla parola Acido si faccia seguire il nome del non metallo con l’eventuale aggiunta dei suffissi e dei prefissi secondo lo schema di seguito indicato per specificarne il minore o maggiore stato di ossidazione (o valenza): Acido ipo……………oso Acido ……………oso Acido ……………ico Acido per…………...ico La nomenclatura IUPAC prevede alla parola Acido, si faccia seguire da un prefisso numerico [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] per indicare il numero di atomi di ossigeno se superiori a uno, successivamente si aggiunge la parola osso, il nome del non metallo con il suffisso ico e il numero di ossidazione dell’elemento tra parentesi in cifre romane. Esempi (+1) (+1) (-­‐2) H Cl O (+1) (+3) (-­‐2) H Cl O2 (+1) (+5) (-­‐2) H Cl O3 (+1) (+7) (-­‐2) H Cl O4 N. tradizionale N. IUPAC Acido ipocloroso Acido monoossoclorico (I) Acido cloroso Acido biossoclorico (III) Acido clorico Acido triossoclorico (V) Acido perclorico Acido tetraossoclorico (VII) Acido tetraossosolforico (VI) (+1) (+6) (-­‐2) H2 S O4 Acido solforico ➂ Sali ternari (o sali ossigenati) Sono composti ternari costituiti da metallo, non metallo (con numeri di ossidazione sempre positivi) e ossigeno con numero di ossidazione pari a -­‐2. Formalmente si possono considerare derivanti dall’unione di uno ione metallico (positivo) con uno ione poliatomico (negativo) chiamato residuo acido oppure residuo dell’acido o ancora radicale acido, tale ione è tutto ciò che resta di un osso acido se togliamo tutti gli atomi di idrogeno, sostituendo ad essi tante cariche negative per quanti atomi di idrogeno si sono persi. La nomenclatura tradizionale per questi composti assume la prima parte del nome quella del non metallo che deriva dal corrispondente acido, sostituendo i suffissi oso con ito e ico con ato, successivamente si fa seguire il nome del metallo con l’eventuale aggiunta dei suffissi oso o ico per indicare rispettivamente il minore o maggiore stato di ossidazione (o valenza) secondo lo schema di seguito indicato: Acido Sale Acido ipo……………oso ipo……………ito di nome del metallo Acido ……………oso ……………ito di nome del metallo Acido ……………ico ……………ato di nome del metallo Acido per…………...ico per..…………ato di nome del metallo La nomenclatura IUPAC prevede che al prefisso numerico [bi (2), tri (3), tetra (4), penta (5), esa (6), epta (7)] per indicare il numero di atomi di ossigeno se superiori a uno, successivamente si aggiunge la parola osso e il nome del non metallo con il suffisso ato con il numero di ossidazione dell’elemento tra parentesi in cifre romane, successivamente si aggiunge il nome del metallo con l’eventuale aggiunta del numero di ossidazione tra parentesi in cifre romane se sono possibili più stati di ossidazione del metallo. Esempi (+1) (+1) (-­‐2) Na Cl O (+1) (+3) (-­‐2) Na Cl O2 (+1) (+5) (-­‐2) Na Cl O3 (+1) (+7) (-­‐2) Na Cl O4 (+1) (+6) (-­‐2) Na2 S O4 N. tradizionale N. IUPAC Ipoclorito di sodio Monoossoclorato (I) di sodio Clorito di sodio Biossoclorato (III) di sodio Clorato di sodio Triossoclorato (V) di sodio Perclorato di sodio Tetraossoclorato (VII) di sodio Solfato di sodio Tetraossosolfato (VI) di sodio Solfato di Ferrico Tetraossosolfato (VI) di ferro (III) Solfato di Ferroso Tetraossosolfato (VI) di ferro (II) (+3) (+6)(-­‐2) Fe2(S O4)3 (+2) (+6)(-­‐2) Fe S O4 Anidride Schema di riepilogo per la nomenclatura tradizionale Acido Sale Anidride ipo……………osa Acido ipo……………oso ipo……………ito di nome del metallo Anidride ……………osa Acido ……………oso ……………ito di nome del metallo Anidride ……………ica Acido ……………ico ……………ato di nome del metallo Anidrite per…………...ica Acido per…………...ico per..…………ato di nome del metallo Alcune regole per scrivere correttamente le formule dei composti inorganici Tutti i composti chimici sono caratterizzati dal fatto che la loro composizione è costante (legge di Proust), tale composizione è esprimibile attraverso le formule le quali ci mostrano, in termini di semplici rapporti numerici, quali e quanti atomi sono presenti in un determinato composto. A tal proposito possiamo distinguere una serie di tipologie di formule che, a seconda della loro complessità, ci danno una serie di informazioni utili allo studio dei composti in questione. Si premette che nella maggior parte dei casi le formule dei composti inorganici sono caratterizzate dal fatto che i simboli degli elementi sono scritti in ordine crescente di elettronegatività1. Tipi di formule: Formule empirica, bruta o minima: è la più semplice rappresentazione di un composto chimico in quanto essa contiene i simboli degli elementi chimici che lo costituiscono utilizzando degli indici (detti minimi) che ci indicano il più piccolo rapporto con cui gli atomi si combinano. Esempi: NaCl 1:1 Al2O3 2:3 Formula molecolare: ci indica l’effettivo rapporto numerico tra gli atomi del composto, oltre ad indicare le stesse informazioni della formula minima, essa ci indica gli indici numerici effettivi degli atomi che costituiscono il composto. Formula di struttura: ci da informazioni su come gli atomi si legano tra loro, quindi oltre a fornire tutte le indicazioni delle formule precedenti, ci informa su come gli atomi si legano tra loro, con quanti legami lo fanno e con quali angoli. Formula razionale o contratta: è un tipo di formula che aggiunge delle opportune abbreviazioni alla formula di struttura, essa è spesso usata per composti organici o in chimica organica per composti con molti gruppi atomici identici che si ripetono nella molecola, al posto della formula di struttura che sarebbe troppo ingombrante da scrivere. Formula sterica o spaziale: è un tipo di formula che ci da informazioni su come gli atomi si dispongono nello spazio, tali formule sono molto importanti per studiare caratteristiche particolari delle molecole, come ad esempio la loro geometria e le proprietà collegate con la disposizione spaziale degli atomi. Esempi: Acqua Ammoniaca Idrazina Formula empirica H2O NH3 NH2 o minima Formula molecolare H2O NH3 N2H4 Formula di struttura Formula razionale H2O NH3 NH2-­‐ NH2 o contratta Formula spaziale o sterica 1 L’elettronegatività è quella particolare proprietà periodica degli elementi definita come la tendenza da parte di un atomo neutro ad attrarre a se elettroni di legame di altri atomi; essa aumenta lungo un periodo (riga orizzontale) della tavola periodica da sinistra verso destra e diminuisce lungo un gruppo della tavola periodica (colonna verticale) dall’alto verso il basso. Regole per la scrittura delle formule dei composti binari Noti i numeri di ossidazione dei due elementi, si deve ricordare che la somma dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi di uno deve essere uguale, in valore assoluto, alla somma dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi dell’altro. (in termini matematici si tratta del m.c.m. tra i numeri di ossidazione dei due atomi) In effetti quando i due numeri sono diversi si scambiano di posto incrociandosi. Esempio (+3) (-­‐2) Al2 O3 Regole per la scrittura delle formule dei composti ternari Idrossidi: la loro formula è facile da scrivere per il gruppo idrossile (OH-­‐) ha sempre n. di o. = -­‐1 e quindi nella formula ci saranno tanti gruppi OH per quante saranno le cariche positive del numero di ossidazione del metallo Esempi: (+1) (-­‐1) (+2) (-­‐2) (+3) (-­‐3) NaOH Ca(OH)2 Al(OH)3 Osso acidi: per scrivere la formula di questi composti bisogna conoscere il numero di ossidazione dell’atomo centrale (non metallo) che è sempre positivo, sapendo che l’idrogeno ha numero di ossidazione =+1 e l’ossigeno ha n. di o. = -­‐2 1) si spongono i simboli degli elementi nel seguente ordine: idrogeno, non metallo, ossigeno; 2) stabilito il n.di o. del non metallo si aggiungono tanti atomi di ossigeno, tali che moltiplicati per il suo numero di ossidazione diano un numero appena superiore al numero di ossidazione del non metallo; 3) successivamente si aggiungono tanti atomi di idrogeno quanti richiesti dalla differenza tra il prodotto del numero di ossidazione dell’ossigeno per gli atomi di ossigeno e il numero di ossidazione del non metallo. Esempi: (+1) (+5) (-­‐2) Acido nitrico ! n. di ossidazione più alto (+5) -­‐> H N O3 (+1) (+4) (-­‐2) Acido solforoso ! n. di ossidazione più basso (+4) -­‐> H2 S O3 (+1) (+7) (-­‐2) Acido perclorico ! n. di ossidazione più alto (+7) -­‐> H Cl O4 Alcuni acidi particolari (meta, piro, orto) Per questi acidi non si applicano le regole precedentemente indicate, per cui ci si deve rifare alle loro reazioni di formazione. Gli acidi meta si ottengono scrivendo il prodotto della reazione tra la corrispondente anidride e 1 molecola di acqua Esempio: Acido meta fosforico -­‐> fosforo con n. di o. maggiore (+5) quindi : Anidride fosforica + H2O P2O5 + H2O -­‐> H2P2O6 -­‐> 2HPO3 Gli acidi piro si ottengono scrivendo il prodotto della reazione tra la corrispondente anidride e 2 molecole di acqua Esempio: Acido piro fosforico -­‐> fosforo con n. di o. maggiore (+5) quindi : Anidride fosforica + 2H2O P2O5 + 2H2O -­‐> H4P2O7 Gli acidi orto si ottengono scrivendo il prodotto della reazione tra la corrispondente anidride e 3 molecola di acqua Esempio: Acido orto fosforico -­‐> fosforo con n. di o. maggiore (+5) quindi : Anidride fosforica + 3H2O P2O5 + 3H2O -­‐> H6P2O8 -­‐> 2H3PO4 Sali ternari: per scrivere la formula di un sale ternario valgono grasso modo le regole degli osso acidi con la sola differenza che al posto dell’idrogeno abbiamo nella formula il metallo i cui numeri di ossidazione possono essere diversi da +1 e l’ossigeno, come al solito, ha sempre n. di o. =-­‐2 1) si spongono i simboli degli elementi nel seguente ordine: metallo, non metallo, ossigeno; 2) inizialmente non si tiene conto del metallo, quindi stabilito il n. di o. del non metallo si aggiungono tanti atomi di ossigeno, tali che moltiplicati per il suo numero di ossidazione diano un numero appena superiore al numero di ossidazione del non metallo; 3) successivamente si calcola la differenza tra il prodotto del numero di ossidazione dell’ossigeno moltiplicato per gli atomi di ossigeno e il numero di ossidazione del non metallo, tale numero costituisce il numero di ossidazione del residuo acido; 4) In fine stabilito il n. di o. del metallo si scambia a pedice con quello del residuo acido che viene racchiuso tra parentesi tonde quando questi due n. di ossidazione risultano differenti. Esempio: Solfato di alluminio ! n. di ossidazione dello zolfo più alto (+6) -­‐> 1) Al S O 2) 3) (+6) (-­‐2) Al S O4 (+3) (+6) (-­‐2) (4x-­‐2)= -­‐8 (4x-­‐2)+6= -­‐2 Al S O4 4) (+3) (-­‐2) Al2 (SO4)3 
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