La nomenclatura (chimica), Appunti di Chimica

Scarica La nomenclatura (chimica) e più Appunti in PDF di Chimica solo su Docsity! la nomenclatura Il numero di ossidazione e le regole per calcolarlo L’informazione sul modo in cui gli elettroni coinvolti nel legame si distribuiscono tra i due atomi è data in modo più accurato, rispetto al concetto di valenza, dal numero di ossidazione. Il numero di ossidazione (simbolo n.o.) è la carica elettrica che un atomo avrebbe se, quando è legato ad altri atomi, gli elettroni di legame venissero assegnati all’atomo più elettronegativo. Per esempio, nella molecola HCl il numero di ossidazione dell’atomo di idrogeno si ricava assegnando al cloro i due elettroni di legame; l’atomo di cloro è infatti il più elettronegativo dei due. Così facendo, è come se l’atomo H perdesse il proprio elettrone; l’idrogeno assume in questo modo una parziale carica positiva, mentre l’atomo Cl assume una parziale carica negativa. Per evidenziare che il numero di ossidazione è una carica convenzionale, il numero di ossidazione viene indicato con un numero relativo, cioè un numero preceduto dal segno + o dal segno -. La carica elettrica effettiva di uno ione viene indicata con un numero seguito dal segno della carica; lo ione magnesio si rappresenta come Mg2+ e l’apice 2+ indica proprio la carica elettrica dello ione. Gli elementi alcalini e alcalino- terrosi, quando sono combinati a formare un composto, assumono un solo numero di ossidazione. Molti elementi, invece, possono combinarsi in modo da assumere diversi numeri di ossidazione. Di solito, per assegnare il numero di ossidazione a un atomo basta applicare alcune regole:  Gli atomi di un elemento nello stato non combinato o legai a formare una molecola elementare hanno n.o. uguale a zero.  L’idrogeno nei composti ha n.o. +1 quando è legato a un non metallo, e -1 quando è legato a un metallo.  L’ossigeno nei composti ha n.o. -2, tranne nei perossidi, nei superossidi e in OF2. I perossidi sono composti in cui due atomi di ossigeno condividono esattamente un doppietto elettronico che non può essere assegnato a nessuno dei due atomi: l’ossigeno assume quindi n.o. -1. I superossodi contengono lo ione O- 2; la carica complessiva è quindi -1, ma ogni atomo di ossigeno è come se avesse n.o. -1/2. Nel diflururo di ossigeno, l’ossigeno assume n.o. +2: i doppietti elettronici sono infatti assegnai al fluoro, che è più elettronegativo dell’ossigeno.  I cationi monoatomici e gli anioni monoatomici hanno n.o. uguale alla carica dello ione.  I metalli del gruppo 1 (metalli alcalini) e del gruppo 2 (metalli alcalino-terrosi) nei composti hanno rispettivamente n.o +1 e +2. Questi elementi formano sempre composti ionici. Il berillio e l’alluminio formano sia composti ionici sia composti molecolari, ma sempre con lo stesso n.o. (rispettivamente +2 e +3).  In un composto la somma algebrica dei n.o. degli atomi o degli ioni che lo costituiscono è sempre uguale a zero.  In uno ione poliatomico la somma algebrica dei n.o. degli atomi che lo costituiscono è uguale alla carica dello ione. Come scrivere le formule dei composti a partire dai numeri di ossidazione Quando si conoscono gli atomi o gli ioni che costituiscono un composto e sono noti i loro numeri di ossidazione è possibile scrivere la formula chimica del composto:  a sinistra il simbolo della specie chimica che presenta numero di ossidazione positivo  a destra il simbolo della specie chimica con numero di ossidazione negativo. Sapendo che la somma algebrica dei numeri di ossidazione degli atomi in una molecola deve essere uguale a zero, si calcolano gli indici della formula in modo da ottenere un complesso elettricamente neutro. Per individuare velocemente gli indici di una formula si può utilizzare il numero di ossidazione ella specie positiva come indice della specie negativa, e viceversa; se i due indici risultano avere un divisore comune, si procede poi a semplificare la formula. Molti composti ionici sono costituiti da ioni semplici, ma molti altri contengono ioni poliatomici, cioè formati da più atomi, uguali o diversi, uniti tra loro da legami covalenti. La IUPAC fissa le regole della nomenclatura sistematica Acqua, ammoniaca e metano sono nomi comuni che non danno alcuna informazione né sulla composizione chimica di tali sostanze né sulle loro proprietà. L’uso di regole precise permette invece di assegnare a ciascun composto un nome sistematico, che lo distingue da tutti gli altri composti e che è riconosciuto a livello internazionale. Una prima classificazione suddivide i composti in due grandi categorie. I composti organici sono tutti composti del carbonio, con l’eccezione del monossido e del diossido di carbonio, dei carbonati e di poche altre sostanze. I composti inorganici sono i composti di tutti gli altri elementi. Le regole della nomenclatura chimica sono tute fissate dalla IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemisty. La nomenclatura chimica è un insieme di regole che permettono di assegnare nomi sistematici ai compostici chimici. I criteri con cui la IUPAC fissa le regole cambiano nel tempo e sono finalizzati a specificare la composizione o la struttura del composto. Certi composti inorganici sono ancora frequentemente denominati secondo le precedenti regole IUPAC, a volte il nome sistematico di un composto è troppo lungo o troppo tecnico per l’utilizzo quotidiano, così la stessa IUPAC mantiene anche il nome tradizionale. Per illustrare le regole di nomenclatura dei composti inorganici più semplici li suddividiamo in gruppi omogenei con caratteristiche comuni al oro interno. Una prima suddivisione li distingue in due grandi categorie: composti binari, formati da due elementi diversi, e composti non binari, formati da più di due elementi. Ciascuna categoria comprende a sua volta diverse classi di composti:  i composti binari sono distinti in composti contenenti ossigeno, composti contenenti idrogeno e sali binari;  i composti non binari sono distinti in idrossidi, ossoacidi e sali di ossoacidi. La nomenclatura dei composti binari La nomenclatura sistematica dei composti binari si basa sull’applicazione di poche regole, valide sia per i composti ionici sia per quelli molecolari:  il nome del primo elemento della formula resta inalterato e si cita per ultimo;  il nome del secondo elemento della formula, troncato in corrispondenza della sua radice e completato con la desinenza –uro, si cita per primo;  se il secondo elemento della formula è l’ossigeno O, non si applica la regola precedente ma si utilizza il termine ossido;  tra i due termini si introduce la preposizione di. LiBr = bromuro di litio Se la formula del composto binario presenta indici numerici, si specifica il numero di atomi di ciascun elemento anteponendo al suo nome il corrispondente prefisso: CF4 = tetrafluoruro di carbonio Se gli elementi che formano il composto hanno più di un numero di ossidazione, si può accorciare il nome sistematico utilizzando la notazione di Stock. Essa comporta l’eliminazione del prefisso numerico e l’introduzione del numero di ossidazione dell’elemento, che va riportato come numero romano racchiuso tra parentesi subito dopo il nome dell’elemento (n.o= +2) FeBr2 = bromuro di ferro (II) (n.o= +3) FeBr3 = bromuro di ferro (III) La notazione di Stock si applica anche agli elementi non metallici. È necessario ricordare che i prefissi numerici o la notazione di Stock vanno riportati soltanto quando l’elemento possiede più di un numero di ossidazione. Molti composti binari sono costituiti da ioni: il nome dei cationi monoatomici è uguale a quello dell’elemento, mentre quello degli anioni monoatomici si ricava aggiungendo la desinenza –uro alla radice del nome dell’elemento: Na+ = catione sodio Cl = anione cloruro