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- COSA SUCCEDE QUANDO DUE ELEMENTI SI COMBINANO TRA LORO PER FORMARE UN COMPOSTO? COMPOSTO = SOSTANZA COSTITUITA DA DUE O PIU ELEMENTI IN PROPORZIONI DEFINITE.

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1 - COSA SUCCEDE QUANDO DUE ELEMENTI SI COMBINANO TRA LORO PER FORMARE UN COMPOSTO? COMPOSTO = SOSTANZA COSTITUITA DA DUE O PIU ELEMENTI IN PROPORZIONI DEFINITE - GLI ATOMI COINVOLTI IN UNA REAZIONE CHIMICA SI RIARRANGIANO PER FORMARE MOLECOLE DIVERSE: NESSUN ATOMO VIENE CREATO O DISTRUTTO

2 LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE (PROUST) IN UN QUALUNQUE COMPOSTO IL RAPPORTO TRA LE MASSE DEGLI ELEMENTI CHE REAGISCONO E DEFINITO E COSTANTE, INDIPENDENTEMENTE DAL MODO IN CUI E STATO OTTENUTO.

3 Sostanze ioniche Uno ione è una particella carica ottenuta da un atomo o un gruppo di atomi legati chimicamente per addizione o sottrazione di elettroni. Anione: ione carico negativamente Cl – SO 4 2- Catione: ione carico positivamente Na + Ca 2+ Un composto ionico è un composto costituito da cationi ed anioni tenuti assieme da forze elettrostatiche in una disposizione spaziale regolare. In tali casi si parla di unità formula più che di formula chimica e non si può definire una molecola NaCl 1 ione Na + per ogni ione Cl – Fe 2 (SO 4 ) 3 2 ioni Fe 3+ per 3 ioni SO 4 2-

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5 I composti chimici sono suddivisi in: Composti organici: composti del carbonio, considerabili come derivati da idrocarburi (composti di carbonio e idrogeno) Composti inorganici: composti formati da tutti gli altri elementi, inclusi alcuni composti semplici del carbonio (CO, CO 2, ecc.)

6 NOMENCALTURA DEI COMPOSTI INORGANICI NOME SISTEMATICO: rivela gli elementi presenti e la disposizione dei loro atomi La nomenclatura chimica obbedisce ad un insieme di regole Classificazione dei composti in: -Composti binari : costituiti da atomi di due elementi. In questa categoria ricadono gli OSSIDI e IDRACIDI -Composti ternari: costituiti da atomi di tre elementi. In questa categoria ricadono gli IDROSSODI e gli OSSIACIDI

7 Ossidi formati da un metallo e lossigeno di formula generale: M 2 O m OSSIDI BASICI Composti binari costituiti da ossigeno legato ad un qualsiasi elemento, metallico o non metallico. La valenza di ossigeno (2) e del metallo (m) Valenza: numero di elettroni che un atomo cede, acquista o mette in compartecipazione allatto della formazione del legame

8 OSSIDI BASICI Secondo la nomenclatura I.U.P.A.C. (International Union of Pure and Applied Chemistry) il nome agli ossidi si attribuisce anteponendo al termine OSSIDO i prefissi mono-, di-, tri-, tetra-, ecc. per indicare il numero di atomi di ossigeno presenti nella molecola, seguito dal nome del metallo, preceduto dagli stessi prefissi. Esempi: Esempi: Altro metodo utilizzato: Metodo di Stock

9 Altro metodo utilizzato: nomenclatura tradizionale Si utilizzano le desinenze -OSO e –ICO aggiunte al nome del metallo quando il metallo forma più di un ossido perché presenta più di uno stato di ossidazione. Esempi:

10 OSSIDI ACIDI (ANIDRIDI) Secondo la nomenclatura I.U.P.A.C. le regole per attribuire il nome a questi ossidi restano quelle già indicate per gli ossidi basici. Esempio: CO 2 Biossido di carbonio Ossidi formati da un non metallo e lossigeno di formula generale: NM 2 O m Nella nomenclatura tradizionale la parola OSSIDO viene sostituita con ANIDRIDE e resta valido luso delle desinenze –oso e –ico:

11 OSSIDI ACIDI (ANIDRIDI) Alcuni non metalli possono formare più di due anidridi. In questo caso, nella nomenclatura tradizionale, vengono adoperati i prefissi IPO- e PER-, per indicare rispettivamente il n.o. più alto e quello più basso: Esempio:

12 PEROSSIDI ( composti binari ) Alcuni elementi possono formare tipi particolari di ossidi. I perossodi sono formati da atomi di elementi dei gruppi IA e IIA e dal gruppo PEROSSO O 2 2- (ossigeno con n.o. = -1):

13 ACIDI BINARI O IDRACIDI Composti binari che lidrogeno forma con elementi dei gruppi XVI e XVII. Il nome, secondo la I.U.P.A.C., si attribuisce aggiungendo la desinenza –URO al nome del non metallo ed indicando poi lidrogeno: Secondo la nomenclatura tradizionale tali composti si chiamano ACIDO e si aggiunge la desinenza –IDRICO al nome del non metallo:

14 IDROSSIDI ( composti ternari ) Il nome dellidrossido deriva da quello quello dellossido basico corrispondente, utilizzando però il termine IDROSSIDO: Dove x è la valenza del metallo Gli idrossidi sono composti ternari di natura ionica formati da un metallo, ossigeno ed idrogeno e si formano dalla reazione di un ossido con lacqua. Sono caratterizzati dalla presenza del GRUPPO OSSIDRILE OH ed hanno formula generale:

15 ACIDI OSSIGENATI O OSSIACIDI ( composti ternari ) Composti ternari a natura molecolare formati da idrogeno, ossigeno ed un non metallo, di formula generale: H x A y O z Si ottengono dalla reazione di un ossido acido con lacqua La nomenclatura I.U.P.A.C.:

16 ACIDI OSSIGENATI O OSSIACIDI ( composti ternari ) Altri esempi:

17 SALI Composti ionici che si ottengono dagli acidi ossigenati o dagli idracidi per sostituzione di uno o più atomi di idrogeno con atomi metallici. Formula generale: M n (X) m Per indicare i sali derivati dagli idracidi si usa la desinenza –URO: Per indicare i sali derivati dagli idracidi si usa la desinenza –URO:

18 SALI Per i Sali che derivano dagli acidi ossigenati, si sostituiscono i suffissi –ico ed –oso con –ATO e –ITO. Per i Sali che derivano dagli acidi ossigenati, si sostituiscono i suffissi –ico ed –oso con –ATO e –ITO.

19 Nomenclatura composti inorganici Composti ionici Un composto ionico prende il nome dagli ioni che contiene scrivendo prima il catione e poi lanione NaCl sodio cloruro È anche usata una variante in cui si inverte lordine e si fa precedere il nome del catione da di NaCl cloruro di sodio Uno ione monoatomico è uno ione formato da un singolo atomo Uno ione poliatomico è uno ione costituito da due o più atomi legati chimicamente Na + Cl - ioni monoatomici NH 4 + SO 4 2- ioni poliatomici

20 Un catione monoatomico prende il nome dallelemento Na + ione sodio Ca 2+ ione calcio Al 3+ ione alluminio Molti elementi di transizione formano cationi con diverse cariche che sono distinti da un numero romano (fra parentesi) pari alla carica Fe 2+ ione ferro (II) o ione ferroso Fe 3+ ione ferro (III) o ione ferrico In una vecchia nomenclatura si usano i suffissi –oso e –ico per gli ioni con carica minore e maggiore

21 metalli I metalli formano cationi, per quelli non di transizione (arancioni nella figura) la carica del catione è uguale al numero del gruppo nella nomenclatura non IUPAC. Pb 4+ Sn 4+ Bi 5+

22 PRINCIPALI CATIONI formula nome Cr 3+ Cromo(III) o cromico Mn 2+ Manganese(II) o manganoso Fe 2+ Ferro(II) o ferroso Fe 3+ Ferro(III) o ferrico Co 2+ Cobalto(II) o cobaltoso Ni 2+ Nichel(II) o nichel Cu 2+ Rame(II) o rameico Zn 2+ Zinco Ag + Argento Cd 2+ Cadmio Hg 2+ Mercurio(II) o mercurico

23 Un anione monoatomico prende il nome dallelemento seguito dal suffisso -uro Cl - cloruro S 2- solfuro ma O 2- ossido I non metalli formano anioni con carica pari al numero del gruppo meno 8 Cl - VII A 7-8=-1 S 2- VI A 6-8=-2

24 Ioni poliatomici Lunico catione poliatomico di rilievo è: NH 4 + ione ammonio La maggior parte degli ioni poliatomici sono ossianioni, contenenti ossigeno più un altro elemento: CO 3 2- ione carbonato SO 4 2- ione solfato

25 PRINCIPALI IONI POLIATOMICI Nome Formula Nome Formula ___________________________________________________________ _ Acetato CH 3 COO Idrossido OH Ammonio NH 4 + Ipoclorito ClO Carbonato CO 3 2 Clorato ClO 3 Monoidrogeno fosfato HPO 4 2 Clorito ClO 2 Nitrato NO 3 Cromato CrO 4 2 Nitrito NO 2 Cianuro CN Ossalato C 2 O 4 2- Bicromato Cr 2 O 7 2 Perclorato ClO 4 Diidrogenofosfato H 2 PO 4 Permanganato MnO 4 Fosfato PO 4 3 Ossido O 2 Idrogenocarbonato HCO 3 Perossido O 2 2 (o bicarbonato) Idrogenosolfato HSO 4 Solfato SO 4 2 (o bisolfato) Idrogenosolfito HSO 3 Solfito SO 3 2 (o bisolfito)

26 Esempi FeSO 4 Solfato di ferro (II) TiO 2 AlBr 3 Fe 2 (SO 4 ) 3 CuNO 3 Cu(NO 3 ) 2 Mg 3 N 2 Bromuro di alluminio Ossido di titanio (IV) Solfato di ferro (III) Nitrato di rame (I) Nitrato di rame (II) Nitruro di magnesio

27 Scrittura della formula a partire dagli ioni Si scriva la formula dellossido di cromo(III). Gli ioni componenti sono lo ione ossido O 2- e lo ione cromo(III) Cr 3+. Per raggiungere la neutralità si possono prendere un numero di cationi pari alla carica dellanione e un numero di anioni pari alla carica del catione: Cr 3+ O 2- Cr 2 O 3 Se è possibile si devono ridurre i pedici ai numeri interi più piccoli possibile (questo accade quando i pedici hanno dei divisori in comune). Es: ossido di stronzio Sr 2+ O 2- Sr 2 O 2 SrO Si dividono i pedici per il massimo comune divisore=2

28 IDRATI Un idrato è un composto (ionico) che contiene nei suoi cristalli molecole di acqua debolmente legate CuSO 4 5H 2 O Solfato di rame (II) pentaidrato Lacqua viene persa per riscaldamento dando il composto anidro CuSO 4 Solfato di rame (II) (anidro) Il processo è ben visibile in quanto il solfato di rame pentaidrato ha colore blu mentre quello anidro è bianco

29 Composti molecolari binari Un composto binario è un composto formato da due soli elementi. I composti binari fra un metallo e un non-metallo sono solitamente ionici. Sono invece molecolari i composti binari formati fra due non-metalli o metalloidi. Il non-metallo o metalloide che compare per primo nella seguente sequenza è scritto per primo nella formula e nel nome: B Si C Sb As P N H Te Se S I Br Cl O F III A IVA VA VIA VIIA Lordine è quello dei gruppi dal III A al VII A e dal basso verso lalto con le eccezioni di H O F Il nome viene dato al composto prendendo la radice del secondo elemento con il suffisso –uro seguito dal nome del primo elemento preceduto dadi HCl cloruro di idrogeno IBr bromuro di iodio

30 Quando i due elementi formano più di un composto questi si distinguono usando i seguenti prefissi 1mono- 6 esa- 2bi- 7 epta- 3tri- 8 octa- 4tetra- 9 nona- 5penta- 10 deca- Esempi CO 2 CO NO 2 N2O4N2O4 ClO 2 Cl 2 O 7 S 2 Cl 2 P4S3P4S3 SF 6 Monossido di carbonio Biossido di carbonio Biossido di azoto Tetrossido di diazoto Biossido di cloro Eptossido di dicloro Dicloruro di dizolfo Trisolfuro di tetrafosforo Esafluoruro di zolfo

31 Acidi ed Anioni Per il momento definiamo acido un composto che produce ioni H + ed un anione quando viene sciolto in acqua: HNO 3 in acqua dà H + e NO 3 - Un ossiacido è un acido contenente idrogeno, ossigeno ed un altro elemento (un non-metallo). In acqua un ossiacido produce uno o più ioni H + ed un ossianione. Il nome dellacido si ottiene dalla radice del nome dellelemento centrale più il suffisso -ico HNO 3 HClO 3 Acido nitrico Acido clorico

32 Se lelemento forma due ossiacidi essi sono distinti dai suffissi –oso (con meno atomi di ossigeno) e –ico (con più atomi di ossigeno) HNO 2 HNO 3 Acido nitroso Acido nitrico Se lelemento forma tre o quattro ossiacidi si usano i prefissi ipo– e per- associati con i due suffissi –oso e –ico HClO HClO 2 HClO 3 HClO 4 Acido ipocloroso Acido cloroso Acido clorico Acido perclorico

33 I nomi degli ossiacidi e quelli degli ossianioni sono strettamente correlati. Per ottenere il nome dallossianione da quello dellossiacido si sostituiscono i suffissi –oso con –ito e –ico con –ato: HNO 2 HNO 3 Acido nitroso Acido nitrico NO 2 - NO 3 - Ione nitrito Ione nitrato

34 HClO HClO 2 HClO 3 HClO 4 Acido ipocloroso Acido cloroso Acido clorico Acido perclorico ClO - ClO 2 - ClO 3 - ClO 4 - Ione ipoclorito Ione clorito Ione clorato Ione perclorato

35 Alcuni acidi possono perdere più di uno ione H + e dare anioni intermedi di tipo acido: H 2 PO 4 PO 4 3 HPO 4 2 H 3 PO 4 Acido fosforico Ione diidrogeno fosfato Ione monoidrogeno fosfato Ione fosfato Alcuni composti binari di idrogeno e non metalli producono soluzioni acide in acqua e sono detti idracidi. Tali composti prendono il nome dellelemento più il suffisso –idrico preceduto da acido Idracidi HCl acido cloridrico H 2 S acido solfidrico Si noti lanalogia con i corrispondenti anioni dove –idrico diventa -uro Cl - cloruroS 2- solfuro

36 PRINCIPALI IONI POLIATOMICI Nome Formula Nome Formula ___________________________________________________________ _ Acetato CH 3 COO Idrossido OH Ammonio NH 4 + Ipoclorito ClO Carbonato CO 3 2 Clorato ClO 3 Monoidrogeno fosfato HPO 4 2 Clorito ClO 2 Nitrato NO 3 Cromato CrO 4 2 Nitrito NO 2 Cianuro CN Ossalato C 2 O 4 Bicromato Cr 2 O 7 2 Perclorato ClO 4 Diidrogenofosfato H 2 PO 4 Permanganato MnO 4 Fosfato PO 4 3 Ossido O 2 Idrogenocarbonato HCO 3 Perossido O 2 2 (o bicarbonato) Idrogenosolfato HSO 4 Solfato SO 4 2 (o bisolfato) Idrogenosolfito HSO 3 Solfito SO 3 2 (o bisolfito)

37 PESO MOLECOLARE Il peso molecolare di una sostanza è la somma dei pesi atomici di tutti gli atomi nella molecola della sostanza. H2OH2O PA(H)=1,0 u.m.a. PA(O)=16,0 u.m.a. PM(H 2 O)=2 x 1,0 + 16,0 =18,0 u.m.a. Nel caso di composti ionici si parla di peso formula di quel composto riferendoci ad unità formula NaClPA(Na)=22,99 u.m.a. PA(Cl)=35,45 u.m.a. PF(NaCl)=22, ,45 =58,44 u.m.a.

38 Massa molecolare (peso molecolare) = somma delle masse atomiche della molecola H 2 SO 4 : massa molecolare = 2×1, , ×15,999 = 98,078 Esempi: C 6 H 12 O 6 : massa molecolare = 6×12, ×1, ×15,999 = 180,156

39 MOLE E MASSA MOLARE Una mole è definita come la quantità di una data sostanza che contiene tante molecole, o unità formula, pari al numero di atomi presenti in 12 g di carbonio-12. Il numero di atomi in un campione di 12 g di carbonio-12 è chiamato numero di Avogadro N A =6,022 x Si sceglie il valore di N A in modo che N A molecole abbiano una massa in grammi numericamente uguale alla massa molecolare. N A particelle (atomi, molecole, etc.) = 1 mole

40 Una mole di particelle = un numero di Avogadro di particelle 1,0 mol di atomi di carbonio 6,022×10 23 atomi di carbonio = 1,0 mol di molecole di ossigeno 6,022×10 23 molecole di ossigeno = 1,0 mol di elettroni 6,022×10 23 elettroni=

41 Per tutte le sostanze la massa molare in grammi è uguale al peso molecolare in u.m.a. massa atomica degli atomi di carbonio = 12,011 u.m.a La massa molare di una sostanza è la massa di una mole. Per definizione il carbonio-12 ha massa molare di 12 g. 1,0 mol di atomi di carbonio 6,022×10 23 atomi di carbonio = 12,011 g di carbonio = Le unità di massa molare sono g/mol. massa molecolare delle molecole O 2 = 31,998 u.m.a 1,0 mol di molecole O 2 6,022×10 23 molecole O 2 = 31,998 g di O 2 =

42 Calcoli di moli 1) grammi moli A quante moli corrispondono 10,0 g di C 2 H 5 OH? PM(C 2 H 5 OH) =12,0 x 2 +16,0 + 6 x 1,01= 46,1 u.m.a. Massa molare = 46,1 g/mol

43 2) Moli grammi Quanto pesano 0,0654 moli di ZnI 2 ? PM(ZnI 2 )= 65, ,90 x 2= 319,2 u.m.a. Massa molare di ZnI 2 = 319,2 g/mol Peso = 0,0654 mol x 319,2 g/mol= 20,9 g


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