Dalla Struttura degli atomi e delle molecole alla chimica della vita Mario Rippa – La Chimica di Rippa Dalla Struttura degli atomi e delle molecole alla chimica della vita Secondo biennio

Capitolo 13 Nomi e formule dei composti chimici 13.1 La formula di un composto 13.2 Valenza e numero di ossidazione 13.3 Calcolo del numero di ossidazione 13.4 Numero di ossidazione e formule 13.5 Nomenclatura chimica 13.6 Il nome delle sostanze allo stato elementare 13.7 Il nome degli ossidi 13.8 Il nome degli idracidi e degli idruri

Capitolo 13 Nomi e formule dei composti chimici 13.9 Il nome dei perossidi 13.10 Il nome dei sali binari 13.11 Il nome degli idrossidi 13.12 Il nome degli ossoacidi 13.13 Il nome dei radicali acidi 13.14 Il nome degli ioni positivi 13.15 Il nome dei sali ternari

13.1 La formula di un composto La formula chimica di un composto fornisce informazioni sul numero e sul tipo di atomi che costituiscono il composto. La formula molecolare di un composto rappresenta il rapporto numerico tra gli atomi che costituiscono una singola molecola. C6H6 Formula molecolare

13.1 La formula di un composto La formula minima rappresenta il rapporto minino di numeri interi esistente tra gli atomi o gli ioni che costituiscono un composto chimico. CH Formula minima La formula di struttura indica il numero e la disposizione nello spazio degli atomi e i legami presenti tra essi. Formula di struttura

13.2 Valenza e numero di ossidazione La valenza di un elemento in un composto corrisponde al numero di legami che l’elemento forma con atomi di altri elementi. La valenza corrisponde al numero di elettroni ceduti, acquistati o condivisi dall’elemento nel composto. La valenza degli elementi è una proprietà periodica e corrisponde al numero di elettroni di valenza spaiati di un atomo.

13.2 Valenza e numero di ossidazione Il numero di ossidazione (n.o.) di un elemento in un composto può essere definito come la carica elettrica formale che l’elemento assumerebbe nel composto, se gli elettroni di ciascun legame venissero attribuiti all’atomo più elettronegativo.

13.2 Valenza e numero di ossidazione Il numero di ossidazione di un atomo indica il numero di elettroni che l’atomo possiede, o comunque utilizza, in eccesso o in difetto, rispetto al numero che lo stesso atomo possiede allo stato elementare.

13.3 Calcolo del numero di ossidazione

13.3 Calcolo del numero di ossidazione

13.4 Numero di ossidazione e formule La formula di un composto può essere facilmente ricavata considerando i numeri di ossidazione degli elementi presenti. La formula si ottiene scrivendo il valore numerico del numero di ossidazione di un elemento come indice dell’altro elemento. Nel caso in cui gli indici siano multipli occorre dividere per il massimo comun divisore. Le coppie non leganti respingono le altre coppie elettroniche maggiormente rispetto alle coppie leganti; un legame multiplo respinge le altre coppie elettroniche con maggiore forza rispetto a un legame singolo; la repulsione tra coppie leganti aumenta al diminuire dell’elettronegatività dell’elemento legato.

13.4 Numero di ossidazione e formule Nelle formule gli elementi vanno scritti in ordine di elettronegatività crescente, cioè sono citati seguendo la loro disposizione da sinistra verso destra nel Sistema periodico.

Ancora oggi viene spesso utilizzata la nomenclatura tradizionale. 13.5 Nomenclatura chimica La nomenclatura chimica è il complesso di regole che consente di attribuire un nome a ogni composto di cui si conosca la formula e, viceversa, di ricavare la formula una volta noto il nome del composto. La nomenclatura chimica è regolamentata dalle regole elaborate dalla IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Il nome IUPAC di un composto indica il tipo e il numero di atomi presenti. Ancora oggi viene spesso utilizzata la nomenclatura tradizionale. La nomenclatura tradizionale si basa sui numeri di ossidazione degli elementi.

13.5 Nomenclatura chimica La nomenclatura IUPAC classifica i composti in binari e ternari, in base al numero di elementi presenti, e in classi, a seconda del tipo di elementi presenti.

13.6 Il nome delle sostanze allo stato elementare Le sostanze costituite da atomi singoli degli elementi hanno lo stesso nome dell’elemento e la formula corrisponde al simbolo chimico.

13.7 Il nome degli ossidi Gli ossidi sono composti binari dell’ossigeno. In questi composti l’ossigeno ha sempre numero di ossidazione –2. Gli ossidi formati dai metalli vengono definiti ossidi basici e si formano per reazione diretta tra il metallo e l’ossigeno. 4K + O2 → 2K2O Gli ossidi formati dai non-metalli vengono definiti ossidi acidi e si formano per reazione diretta tra il non-metallo e l’ossigeno. S + O2 → SO2

13.7 Il nome degli ossidi La nomenclatura IUPAC chiama i composti binari dell’ossigeno con la dizione ossido, cui si fa seguire il nome dell’elemento preceduto dalla preposizione di. La nomenclatura IUPAC esplicita anche il numero di atomi presenti per ciascun elemento utilizzando opportuni prefissi. N2O3 triossido di diazoto N2O5 pentossido di diazoto

13.7 Il nome degli ossidi La nomenclatura tradizionale assegna agli ossidi acidi il nome di anidridi. Nel caso in cui un elemento abbia due numeri di ossidazione, si utilizza il suffisso -oso oppure -osa, nelle specie a n.o. più basso, e -ico oppure -ica, per le specie a n.o. più alto. Cu2O CuO SO2 SO3 ossido rameoso ossido rameico anidride solforoso anidride solforica (n.o.Cu (n.o.Cu (n.o.S (n.o.S = +1) = +2) = +4) = +6)

13.7 Il nome degli ossidi

HCl H2S 13.8 Il nome degli idracidi e degli idruri Gli idracidi e gli idruri sono composti binari dell’idrogeno. Gli idracidi sono formati da idrogeno e da alogeni o zolfo. L’idrogeno ha numero di ossidazione +1 e si trova a sinistra nella formula. HCl H2S

13.8 Il nome degli idracidi e degli idruri La nomenclatura IUPAC nomina gli idracidi facendo seguire alla radice dell’elemento il suffisso -uro, la preposizione di e la parola idrogeno. HCl H2S cloruro di idrogeno solfuro di diidrogeno La nomenclatura tradizionale fa precedere la radice dell’elemento dalla parola acido e la fa seguire dal suffisso -idrico. HCl H2S acido cloridrico acido solfidrico

13.8 Il nome degli idracidi e degli idruri Gli idruri sono formati da idrogeno e da un metallo o un non-metallo dei gruppi 14, 15 e 16. L’idrogeno ha n.o. –1 (+1 quando è legato con N, P e As) e il suo simbolo si scrive dopo il simbolo del metallo nella formula. I nomi sono formati dal termine idruro, nella nomenclatura IUPAC preceduto dai prefissi di-, tri- ecc. a seconda del numero di idrogeni presenti, dalla preposizione di e dal nome dell’elemento. NaH AlH3 idruro di sodio triidruro di alluminio

13.8 Il nome degli idracidi e degli idruri

13.9 Il nome dei perossidi I perossidi sono composti binari dell’ossigeno con due atomi di ossigeno legati tra loro. Il numero di ossidazione dei due atomi di ossigeno è –1. I perossidi si nominano come gli ossidi aggiungendo il prefisso per- davanti al termine ossido. Na2O2 H2O2 perossido di sodio perossido di idrogeno o acqua ossigenata

13.10 Il nome dei sali binari I sali sono composti che si originano per reazione tra un metallo, o un qualsiasi composto derivato da un metallo, e un non-metallo, o un composto derivato da un non-metallo.

13.10 Il nome dei sali binari I sali binari sono composti ionici formati da un catione metallico e da un anione di un non-metallo. La nomenclatura IUPAC fa seguire alla radice del nome dell’elemento non-metallico il suffisso -uro, la preposizione di e il nome del metallo, indicando con l’opportuno prefisso il numero di atomi presenti. FeCl2 FeCl3 dicloruro di ferro tricloruro di ferro

13.10 Il nome dei sali binari La nomenclatura tradizionale prevede che la radice del nome dell’elemento metallico sia seguita dal suffisso -oso, nelle specie a n.o. più basso, e -ico, nelle specie a n.o. più alto. FeCl2 FeCl3 cloruro ferroso cloruro ferrico (n.o.Fe (n.o.Fe = +2) = +3)

13.10 Il nome dei sali binari

13.11 Il nome degli idrossidi Gli idrossidi sono composti ternari formati da un metallo, ossigeno e idrogeno e si formano dalla reazione tra un ossido basico e acqua. K2O + H2O → 2KOH Gli idrossidi sono costituiti da uno ione metallico positivo e da ioni idrossido OH– . Na (n.o. = +1): NaOH Ca (n.o. = +2): Ca(OH)2 Al (n.o. = +2): Al(OH)3

13.11 Il nome degli idrossidi Per gli idrossidi valgono le stesse regole di nomenclatura, sia tradizionale sia IUPAC, utilizzate per gli ossidi, con la parola idrossido che prende il posto del termine ossido.

13.12 Il nome degli ossoacidi Gli ossoacidi sono composti ternari a carattere acido, contenenti atomi di ossigeno, di idrogeno e di un elemento non-metallico. Nella formula si scrive prima l’idrogeno, poi il simbolo dell’elemento non-metallico e l’ossigeno. H2SO3 ; H2CO3 Gli ossoacidi possono essere considerati come derivati dalla reazione con acqua delle anidridi. SO2 + H2O → H2SO3 CO2 + H2O → H2CO3

13.12 Il nome degli ossoacidi La nomenclatura tradizionale prevede le stesse regole già viste per gli ossidi acidi, col termine acido che sostituisce la parola anidride. H2SO3 H2CO3 acido solforoso acido carbonico

13.2 Il nome degli ossoacidi La nomenclatura IUPAC prevede l’uso del termine acido, seguito dall’indicazione del numero di atomi di ossigeno che precedono il termine -osso-, cui fa seguito la radice del non-metallo col suffisso -ico e infine il suo numero di ossidazione, scritto tra parentesi in numeri romani. H2SO3 acido triossosolforico (IV)

13.12 Il nome degli ossoacidi

13.12 Il nome degli ossoacidi La formula di struttura degli ossoacidi può essere ricavata ricordando che: ciascun atomo di idrogeno è legato con un legame covalente semplice a un atomo di ossigeno; gli atomi di ossigeno legati all’idrogeno sono uniti con un altro legame covalente semplice all’atomo del non-metallo; gli atomi di ossigeno non legati all’idrogeno sono uniti all’atomo del non-metallo con legami doppi o con legami dativi.

13.12 Il nome degli ossoacidi

13.13 Il nome dei radicali acidi Un radicale acido è uno ione che deriva da un ossoacido per perdita parziale o totale degli atomi di idrogeno. Nella rappresentazione della formula di un radicale acido si pongono in alto a destra tante cariche negative quanti sono gli idrogeni perduti.

13.13 Il nome dei radicali acidi La nomenclatura deriva da quella dell’acido corrispondente, con il termine ione che sostituisce la parola acido. Nella nomenclatura tradizionale, ai suffissi -oso e -ico si sostituiscono, rispettivamente, i suffissi -ito e -ato, mentre al suffisso -idrico si sostituisce il suffisso -uro. Nella nomenclatura IUPAC si usa la desinenza -ato, cui si fa seguire il n.o. del non-metallo scritto tra parentesi in numero romano.

13.13 Il nome dei radicali acidi

13.14 Il nome degli ioni positivi La nomenclatura tradizionale chiama gli ioni positivi allo stesso modo in cui chiama gli ossidi, sostituendo il termine ossido con ione. La nomenclatura secondo il numero di Stock fa seguire il nome dell’elemento dal numero delle cariche positive espresse in cifre romane tra parentesi. La IUPAC raccomanda di far seguire al nome dell’elemento il numero di carica. Fe2+ Fe3+ ione ferroso o ione ferro (II) o ione ferro (2+) (n.o. = +2) ione ferrico o ione ferro (III) o ione ferro (3+) (n.o. = +3)

13.15 Il nome dei sali ternari I sali ternari sono composti ionici formati da un catione metallico o un altro ione positivo e da uno ione poliatomico. Solfato di calcio CaSO4 Cloruro di ammonio NH4Cl

13.15 Il nome dei sali ternari Nella formula si indica prima il simbolo dello ione positivo, seguito dall’anione poliatomico.

13.15 Il nome dei sali ternari Nella nomenclatura tradizionale il nome deriva dal corrispondente radicale acido, completo di suffissi e prefissi, seguito dal nome dello ione positivo con i suffissi -oso e -ico a seconda del numero di ossidazione. FeSO4 Al2(SO)4 solfato ferroso solfato di alluminio

13.15 Il nome dei sali ternari Nella nomenclatura IUPAC al nome del corrispondente radicale acido si fa seguire il nome del metallo, eventualmente preceduto da uno dei prefissi che indicano il numero di atomi metallici presenti. FeSO4 Al2(SO)4 tetraossosolfato (VI) di ferro (II) tris(tetraossosolfato) (VI) di dialluminio

13.15 Il nome dei sali ternari