FONDAMENTI DI CHIMICA INORGANICA 6.1 I composti inorganici 6.2 Nomenclatura dei composti 6.3 Classificazione e proprietà dei composti

6.1 I composti inorganici (la IUPAC) 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.1 I composti inorganici (la IUPAC) La nomenclatura chimica è regolamentata dalla IUPAC (International Union for Pure and Applied Chemistry), un'associazione internazionale che periodicamente si riunisce per aggiornare le regole della "sintassi chimica" alla luce delle nuove conoscenze. Le regole della nomenclatura, presentate qui e tuttora valide, sono state elaborate durante il congresso IUPAC del 1959, basato sulle precedenti proposte di Alfred Stock. Antoine Lavoisier, intorno al 1787, diede per primo una sistemazione alla nomenclatura chimica rendendola simile alla moderna. I suffissi -ico -oso -ato -ito -uro, usati ancora oggi, furono introdotti dal chimico francese. Per gli elementi, Lavoisier propose dei simboli geometrici, poi sostituiti da John Dalton, che all'inizio dell'Ottocento usava segni circolari. I simboli degli elementi come li conosciamo oggi furono introdotti da Jöns Jacob Berzelius nel 1813. La loro semplicità ha contribuito, a poco a poco, alla definitiva affermazione di tale simbologia.

6.1 I composti inorganici (la valenza) 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.1 I composti inorganici (la valenza) Gli atomi formano legami utilizzando gli elettroni degli orbitali esterni: condividendoli, cedendoli o catturandoli dagli atomi vicini. Da qui deriva il concetto di valenza. In passato, quando non era chiara la natura del legame chimico, si confrontavano le formule dei composti con quelle di composti analoghi contenenti idrogeno oppure ossigeno. La valenza di un elemento era data dal numero di idrogeni o dal doppio degli ossigeni necessari per rimpiazzare l'elemento considerato. Per esempio, in AgCl l'argento sostituisce un idrogeno di HCl, quindi Ag ha valenza 1. Conoscere la valenza degli elementi combinati è di fondamentale importanza per assegnare i nomi e scrivere le formule corrette dei composti. Per ricavare le valenze dobbiamo conoscere le configurazioni elettroniche dei composti. Analogo al concetto di valenza è quello di numero di ossidazione legato al primo dalla relazione Valenza = Val.ass.( OX). Esso esprime la capacità o proprietà di un atomo di cedere o acquisire uno o più elettroni. Così se l'ossigeno ha in quasi tutti i legami OX = -2 è perché esso ha la tendenza ad acquisire( segno -) due elettroni.

Valenza Numero di ossidazione 6.1 Valenza e numero di ossidazione 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.1 Valenza e numero di ossidazione La valenza rappresenta il numero di elettroni che l’atomo guadagna o mette in comune quando si lega ad altri atomi. La valenza di un atomo corrisponde in genere al numero di legami che l’atomo può formare. Valenza Il numero di ossidazione rappresenta la carica che ogni atomo, in una molecola o in uno ione poliatomico, assumerebbe se gli elettroni di legame fossero assegnati all’atomo più elettronegativo. Numero di ossidazione

6.1 Valenza e numero di ossidazione 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.1 Valenza e numero di ossidazione

6.2 Nomenclatura dei composti chimici 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.2 Nomenclatura dei composti chimici Il nome di un composto binario si costruisce a partire da quello dell’elemento scritto a destra. Gli indici delle formule vengono identificati attraverso dei prefissi. Regole pratiche Scriviamo i simboli con i rispettivi n.o. nell’ordine corretto: prima l’elemento metallico e poi l’elemento non metallico; il n.o. del metallo diventa l’indice del non metallo e viceversa; se i due indici della formula hanno un divisore comune, di solito si semplifica.

6.2 Nomenclatura dei composti chimici 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.2 Nomenclatura dei composti chimici La nomenclatura chimica permette di identificare i composti mediante un nome specifico, che si definisce a partire dalla formula della sostanza. Alcuni composti sono indicati prevalentemente con il loro nome comune: sono un esempio l'acqua (H2O) e l'ammoniaca (NH3). Nella maggior parte dei casi però per attribuire il nome ai differenti composti si utilizzano alcune regole codificate. Esistono diversi sistemi di nomenclatura: la nomenclatura tradizionale, quella IUPAC e la nomenclatura di Stock Elemento Radice del nome Idrogeno idr- Fluoro fluor- Cloro clor- Bromo brom- Iodio iod- Zolfo solf- Selenio seleni- Azoto nitr- Fosforo fosf- Carbonio carb- o carbon- Silicio silic- Boro bor-

6.2 Nomenclatura dei composti chimici 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.2 Nomenclatura dei composti chimici La nomenclatura tradizionale  è basata principalmente sulla divisione degli elementi in metalli e non metalli e tiene conto dello stato di ossidazione degli atomi che formano la molecola. La nomenclatura secondo la notazione di Stock ufficializzata dalla IUPAC nel 1940, fornisce informazioni più chiare sullo stato di ossidazione degli elementi; essa infatti indica gli stati di ossidazione con cifre romane poste tra parentesi. La nomenclatura IUPAC  è basata sulle regole redatte dalla IUPAC nel 1959, riviste nel 1971 e nel 1990; essa ci consente di evidenziare, in modo chiaro e immediato, la relazione fra il nome di un composto e la sua formula chimica.

6.3 Classificazione dei composti chimici 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Classificazione dei composti chimici La classificazione dei composti inorganici si basa sulle loro proprietà chimiche, in particolare sulla natura metallica o non metallica degli elementi costituenti e sulla reattività con acqua e ossigeno. Una prima classificazione viene fatta in base al numero dei costituenti la molecola: I composti binari sono costituiti da due soli elementi I composti ternari sono costituiti da tre elementi

6.3 Classificazione dei composti chimici 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Classificazione dei composti chimici I composti binari si possono distinguere in ionici e in molecolari.

6.3 Classificazione dei composti chimici 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Classificazione dei composti chimici

6.3 Proprietà dei composti binari 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Proprietà dei composti binari Idruri: negli idruri l’idrogeno ha numero di ossidazione –1 e si trova a destra nella formula (CH4, NH3, CaH2). Essi possono essere idruri metallici: composti dell’idrogeno con metalli fortemente elettropositivi (I e II gruppo); idruri covalenti: composti dell’idrogeno con semimetalli e non metalli (IV, V, VI gruppo).

6.3 Proprietà dei composti binari 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Proprietà dei composti binari Gli idracidi sono composti formati da idrogeno e un non metallo. Negli idracidi l’idrogeno ha numero di ossidazione +1 e si trova a sinistra nella formula. L’ossigeno forma composti praticamente con tutti gli elementi della tavola periodica. Con i metalli forma ossidi basici, con i non metalli dà luogo a ossidi acidi. Negli ossidi l’ossigeno ha n.o. –2 e si trova a destra nella formula (CO2, MgO). L’ossigeno forma anche degli ossidi particolari, detti perossidi, che contengono due atomi di ossigeno legati tra loro. Nei perossidi l’ossigeno ha numero di ossidazione –1 e si trova a destra nella formula (H2O2).

6.3 Proprietà dei composti binari 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Proprietà dei composti binari I sali binari comprendono una parte metallica, che viene scritta per prima, e una non metalica. Il sale binario più diffuso in natura è il cloruro di sodio (NaCl).

5 • Fondamenti di chimica inorganica Ossidi (o ossidi basici) sono i composti dell’Ossigeno con un metallo Anidridi (o ossidi acidi) sono i composti dell’Ossigeno con un non metallo 6.3 Composti binari La nomenclatura IUPAC utilizza il termine ossido preceduto dai prefissi mono-, di-, tri-, in base al numero di atomi di ossigeno presenti nella molecola. A tale termine, seguono di- e il nome del catione preceduto da un prefisso che specifica il numero di atomi con cui il catione compare nella molecola. Secondo la nomenclatura Stock, gli ossidi dei vari elementi, con numero di ossidazione variabile, sono distinti indicando il n.o. con un numero romano posto tra parentesi. La nomenclatura tradizionale, a differenza delle altre due, distingue gli ossidi dei metalli (ossidi basici) da quelli dei non metalli (ossidi acidi) e utilizza regole diverse nei due casi.

5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Principali ossidi

Ossidi (o ossidi basici) sono i composti dell’Ossigeno con un metallo Anidridi (o ossidi acidi) sono i composti dell’Ossigeno con un non metallo 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Composti binari Nel caso degli ossidi acidi, la nomenclatura tradizionale utilizza il termine anidride al posto di ossido. Tale denominazione, molto comune in passato, non è più utilizzata in chimica. 1 Quando il non metallo ha un solo numero di ossidazione, allora il composto prende il nome di anidride seguito dal nome del catione con il suffisso –ica: anidride borica 2 Se il non metallo ha due numeri di ossidazione utilizziamo il suffisso –osa (n.o. minore) e –ica (n.o. maggiore): anidride solforosa, anidride solforica 3 Se il non metallo presenta più di due numeri di ossidazione aggiungiamo il prefisso –ipo (n.o. minimo) e il prefisso per- (n. o. massimo)

5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Principali anidridi

6.3 I composti binari dell’idrogeno 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 I composti binari dell’idrogeno Idruri salini: sono composti dell’idrogeno con metalli fortemente elettronegativi, tipicamente i metalli del I e II gruppo. Si tratta di composti ionici in cui l’atomo di idrogeno è presente sotto forma di ione idruro con numero di ossidazione -1 Idruri molecolari o covalenti: sono composti dell’idrogeno con semimetalli e non metalli; esempi di tali composti sono il metano e l’ammoniaca. A differenza dei precedenti, questi composti sono costituiti da molecole e sono spesso liquidi o gassosi Idracidi: sono un piccolo gruppo di sei composti binari di natura molecolare costituiti da idrogeno e da un non metallo. La formula si scrive indicando per primo l’atomo di idrogeno seguito dal non metallo : HCl, HF, HI…

Principali composti ternari 5 • Fondamenti di chimica inorganica Principali composti ternari idrossidi Acidi (ossiacidi) Sali ternari 6.3 La nomenclatura dei composti ternari

6.3 La nomenclatura dei composti ternari: gli idrossidi 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 La nomenclatura dei composti ternari: gli idrossidi Gli idrossidi sono composti ionici formati da un metallo e dallo ione idrossido OH–. Nella formula il metallo si trova a sinistra e il gruppo ossidrile a destra, come per esempio nell’ idrossido di magnesio Mg(OH)2 La nomenclatura IUPAC assegna a questi composti il nome idrossido preceduto dal suffisso –mono, -di, -tri, ecc. per indicare il numero di gruppi OH presenti nella molecola, seguito dal nome del catione, per esempio idrossido di sodio.

6.3 Principali idrossidi Formula Nome tradizionale Nome secondo Stock 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Principali idrossidi Formula Nome tradizionale Nome secondo Stock Nome IUPAC Ca(OH)2 Idrossido di calcio Diidrossido di calcio Fe(OH)2 Idrossido ferroso Idrossido di ferro (II) Diidrossido di ferro Fe(OH)3 Idrossido ferrico Idrossido di ferro (III) Triidrossido di ferro Sn(OH)2 Idrossido stannoso Idrossido di stagno (II) Diidrossido di stagno Sn(OH)4 Idrossido stannico (idrossido di stagno (IV) Tetraidrossido di stagno Al(OH)3 Idrossido di alluminio Triidrossido di alluminio

6.3 La nomenclatura dei composti ternari: gli ossiacidi 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 La nomenclatura dei composti ternari: gli ossiacidi Gli ossiacidi sono composti formati da idrogeno, un non metallo e ossigeno. Gli ossiacidi derivano dalla reazione fra un ossido acido (anidride) e una o più molecole d’acqua. Nomenclatura degli ossiacidi IUPAC: acido + non metallo con desinenza riferita al n.o. posto fra parentesi; tradizionale: acido + non metallo con suffisso relativo al n.o.

5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Principali ossiacidi

6.3 La nomenclatura dei composti ternari: sali ternari 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 La nomenclatura dei composti ternari: sali ternari I sali ternari sono composti formati da un metallo, un non metallo e l’ossigeno. I sali ternari si formano per sostituzione degli atomi di idrogeno dell’ossiacido corrispondente con un metallo. Un sale derivante da un acido ipo…oso assume i suffissi ipo…ito. Lo stesso dicasi per un acido … oso che diventa ione …ito Acido ipocloroso diventa ione ipoclorito; allo ione si aggiunge il catione derivante da un metallo opportuno Un sale derivante da un acido …ico assume la desinenza … ato, lo stesso dicasi per un acido per… ico che diventa ione per…ato L’acido clorico diventa clorato di …  

5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Principali sali

Sali acidi e Sali basici Sali doppi Sali idrati 6.3 Altri tipi di sali 5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Altri tipi di sali Sali acidi e Sali basici Gli acidi che contengono più di un idrogeno sono detti poliprotici. Da essi possiamo togliere un numero variabile di atomi di idrogeno ottenendo Sali acidi Ad esempio l’acido carbonico H2CO3 può originare lo ione carbonato perdendo entrambi gli idrogeni, oppure lo ione idrogenocarbonato perdendo un solo idrogeno. Esistono anche Sali basici come CaOHPO4 fosfato monobasico di calcio Sali doppi Sono composti da due diversi cationi metallici, entrambi legati all’anione poliatomico. La loro denominazione segue le stesse regole degli altri acidi aggiungendo il termine doppio dopo il nome dell’anione Ad esempio NaK(CO3) è il carbonato doppio di sodio e di potassio Sali idrati  

5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Principali sali acidi

5 • Fondamenti di chimica inorganica 6.3 Poliacidi I poliacidi si formano per combinazione di un ossido acido e 1, 2 o 3 molecole d’acqua e prendono rispettivamente i prefissi meta-, piro- e orto-.

Mappa dei composti inorganici 5 • Fondamenti di chimica inorganica Mappa dei composti inorganici