Nomenclatura chimica, Test d'ammissione di Chimica

Scarica Nomenclatura chimica e più Test d'ammissione in PDF di Chimica solo su Docsity! Nomenclatura Numeri di ossidazione I numeri di ossidazione rappresentano la carica che ogni atomo assumerebbe se gli elettroni di legame fossero assegnati all’atomo più elettronegativo. I numeri di ossidazione sono utili per scrivere le molecole nel modo giusto, possono essere positivi e negativi. Numeri di ossidazione positivi I gruppo = +1 II gruppo = +2 III gruppo = +3 (NB: per III gruppo e seguenti si intende il gruppo IIIA, non i metalli di transizione) IV gruppo = +4, +2 V gruppo = +5, +3 VI gruppo = +6, +4 VII gruppo = +7, +5, +3, +1 VIII gruppo = non hanno numero di ossidazione perché sono già stabili e non si legano a nessun altro atomo Questi sono i numeri di ossidazione positivi importanti per la nomenclatura. Per quanto riguarda i metalli di transizione i numeri di ossidazione sono particolari e da imparare a memoria. Numeri di ossidazione negativi VII gruppo = -1 VI gruppo = -2 V gruppo = -3 IV gruppo = -4 I, II e III gruppo non hanno numeri di ossidazione negativi Tecnica per ricordarli: pensare alla distanza dai gas nobili, ad esempio il VII gruppo è quello vicino ai gas nobili e ha numero -1. Numeri di ossidazione particolari Per questi atomi non valgono le condizioni viste prima, sono da ricordare. Idrogeno H = +1, -1 → nonostante appartenga al I gruppo ha un numero di ossidazione negativo Ossigeno O = -2, raramente -1 (solo con i perossidi) Fluoro F = -1 Alcuni numeri di ossidazione di atomi che fanno parte dei metalli di transizione particolarmente rilevanti Ferro Fe = +2, +3 Nichel Ni = +2, +3 Rame Cu = +1, +2 Zinco Zn = +2 Cromo Cr = +2, +3, +6 Manganese Mn = +2, +3, +4, +6, +7 Ossidi basici, anidridi, idrossidi, ossiacidi e sali La classificazione parte dall’ossigeno: - O + metallo → ossidi basici - O + non metallo → ossidi acidi o anidridi - Ossidi basici + acqua → idrossidi (MOH) - Anidridi + acqua → ossiacidi (HNmO) - Idrossidi + ossiacidi → sale + acqua - H2 + metallo → idruri - H2 + non metallo → idracidi Ossidi basici Come si costruisce la molecola formata da sodio (Na) e ossigeno (O)? Na ha numero di ossidazione +1, l’ossigeno -2, quindi Na+1O-2. Sapendo i numeri di ossidazione bisogna metterli ai “piedi” dell’altro atomo, ossia: Na+1O-2 → Na2O Come viene chiamata questa molecola? Ci sono due tipi di nomenclature, la nomenclatura IUPAC e la nomenclatura tradizionale. Nella nomenclatura IUPAC viene contata la quantità di atomi che formano la molecola, in questo caso due di sodio e un ossigeno, la molecola si chiamerà quindi ossido di disodio. La nomenclatura tradizione è differente solo quando si hanno atomi con numero di ossidazione diverso, in questo caso il sodio può avere come numero di ossidazione solo +1, quindi si chiamerà ossido di sodio. Come si costruisce la molecola formata da magnesio (Mg) e ossigeno (O)? È sempre un ossido basico essendo il magnesio un metallo, il magnesio ha numero di ossidazione +2, l’ossigeno -2, quindi: Mg+2O-2 → Mg2O2 → MgO Quando tutti gli atomi hanno lo stesso numero si possono semplificare. Sia per la nomenclatura IUPAC sia per la nomenclatura tradizionale la molecola verrà chiamata ossido di magnesio, in quanto il magnesio non ha altri numeri di ossidazione. Come si costruisce una molecola formata da ferro (Fe) e ossigeno (O)? Anche questa è un ossido acido, ma a differenza delle precedenti il ferro ha più numeri di ossidazione, infatti può avere +2 e +3. Fe+3O-2 → Fe2O3 Per la nomenclatura IUPAC sarà triossido di diferro, per la nomenclatura tradizionale, siccome il ferro può avere due numeri di ossidazione, sarà ossido ferrico. -ico indica che il numero di ossidazione del ferro in questa molecola è più alto. Vediamo invece il ferro con numero di ossidazione +2. Fe+2O-2 → Fe2O2 → FeO Per la nomenclatura IUPAC ossido di ferro, mentre per la nomenclatura tradizionale sarà ossido ferroso, dove - oso indica il numero di ossidazione più basso. Come si costruisce una molecola formata da rame (Cu) e ossigeno (O)? Il rame ha numero di ossidazione +2 e +1, vediamo prima con +2. Cu+2O-2 → Cu2O2 → CuO Con la nomenclatura IUPAC si chiama ossido di rame, con la nomenclatura tradizionale ossido ramico. Invece, se il rame ha numero di ossidazione +1: Cu+1O-2 → Cu2O Per la nomenclatura IUPAC sarà ossido di dirame, mentre sarà ossido ramoso per la tradizionale. Ossidi acidi (anidridi) Gli ossidi acidi o anidridi si formano dal legame tra i non metalli e l’ossigeno. È un po’ più complicato rispetto agli ossidi basici perché mentre questi sono, nella maggior parte dei casi, formati da un metallo che ha un solo numero di ossidazione, per quanto riguarda invece i non metalli hanno minimo due numeri di ossidazione. Come si costruisce una molecola formata da carbonio (C) e ossigeno (O)? Il carbonio ha numero di ossidazione +4, +2 e -4. Partiamo dal più alto. C+4O-2 → C2O4 → CO2 Nella nomenclatura IUPAC si chiama diossido di carbonio, mentre nella tradizionale viene chiamata anidride carbonica, dove -ica indica il numero di ossidazione più alto (-ica e non -ico perché l’anidride è femminile). Vediamo ora cosa avviene se il carbonio ha numero di ossidazione +2. C+2O-2 → C2O2 → CO Per la IUPAC viene chiamato ossido di carbonio, alcuni lo chiamano anche monossido di carbonio, per la tradizionale invece viene chiamato anidride carboniosa o carbonosa. Come si costruisce una molecola formata da azoto (N) e ossigeno (O)? L’azoto è uno degli atomi che viene più confuso, perché sulla tavola periodica sono presenti diversi numeri di ossidazione, ma per la nomenclatura tradizionale sono utili solo i numeri +5 e +3, i composti con gli altri numeri di ossidazione hanno nomi comuni (come l’ammoniaca o l’ossido d’azoto). Partiamo dal numero di ossidazione più alto: N+5O-2 → N2O5 Vediamo ora gli acidi meta/piro/orto con l’anidride fosforosa (P+3O-2 → P2O3) Acido metafosforoso: P2O3 + H2O → H2P2O4 → HPO2 Acido pirofosforoso: P2O3 + 2H2O → H4P2O5 Acido ortofosforoso (o semplicemente acido fosforoso): P2O3 + 3H2O → H6P2O6 → H3PO3 Idruri Gli idruri sono molecole in cui sono presenti un atomo di idrogeno e un metallo, sono molecole binarie. Di solito l’idrogeno ha numero di ossidazione -1 ma può avere anche +1. Ha numero di ossidazione -1 quando è legato agli atomi a sinistra sulla tavola periodica, ossia i metalli, mentre ha +1 quando è legato a atomi sulla destra della tavola periodica, ad eccezione degli atomi del VI e VII gruppo. In base al numero di ossidazione dell’idrogeno si distinguono gli idruri metallici e gli idruri covalenti. Idruri metallici: l’idrogeno ha numero di ossidazione -1, si lega ai metalli dei gruppi I, II e III o ai metalli del gruppo d (metalli di transizione). Idruri covalenti: l’idrogeno ha numero di ossidazione +1, si lega a non metalli o semimetalli appartenenti a gruppi intermedi (IV e V gruppo). Facciamo un esempio con il sodio (Na), che solo +1 come numero di ossidazione: Na+1H-1 → NaH Questa molecola si chiama idruro di sodio (in questo caso è uguale sia per la IUPAC sia per la tradizionale perché il nome IUPAC cambia solo quando si ha un atomo con diverso numero di ossidazione. Prendiamo in considerazione il calcio (Ca), che ha numero di ossidazione +2: Ca+2H-1 → CaH2 Per la nomenclatura tradizionale questo è l’idruro di calcio, per la IUPAC è il didruro di calcio. Vediamo ora il ferro (Fe), che ha due numeri di ossidazione, +2 e +3, iniziamo con il numero di ossidazione più alto: Fe+3H-1 → FeH3 Nomenclatura tradizionale: idruro ferrico Nomenclatura IUPAC: tridruro di ferro Fe+2H-1 → FeH2 Nomenclatura tradizionale: idruro ferroso Nomenclatura IUPAC: didruro di ferro Vediamo ora cosa succede con gli atomi alla destra della tavola periodica (ad esclusione del VI e VII gruppo), in particolare, sebbene raramente, è possibile trovare un idruro con legato un atomo di azoto (N), che viene considerato idruro e non idracido. L’azoto ha numero di ossidazione -3 e l’idrogeno +1 N-3H+1 → NH3 Viene chiamato ammoniaca ma è idruro di azoto. Idracidi Gli idracidi sono molecole biatomiche costituite da idrogeno e un atomo del VI o VII gruppo. L’idrogeno ha sempre carica +1, ad avere carica negativa è sempre l’altro atomo. Gli atomi del VII gruppo hanno come numeri di ossidazione +7, +5, +3, +1 e -1, quelli del VI gruppo +6, +4 e -2. Vediamo il fluoro (F), che ha come numero di ossidazione solo -1. H+1F-1 → HF La molecola per la nomenclatura tradizionale si chiama acido floridrico (-idrico alla fine del nome indica gli idracidi), per la nomenclatura IUPAC floruro di idrogeno. Idracido del cloro (Cl), acido cloridrico per la nomenclatura tradizionale, cloruro di idrogeno per la IUPAC: H+1 Cl-1 → HCl NB: non confondere l’acido cloridrico con l’acido clorico (ClHO3). Idrogeno e zolfo (S) formano l’acido solfidrico (nomenclatura tradizionale) o solfuro di idrogeno (IUPAC): H+1S-2 → H2S Solitamente per gli idracidi viene usata la nomenclatura tradizionale. Cationi – ioni positivi I cationi sono atomi con carica positiva, a differenza delle molecole che sono formate da atomi diversi, i cationi sono formati da un solo atomo con carica positiva. I numeri di ossidazione corrispondono alla carica del catione. Lo ione del litio (Li) avrà carica +1 essendo il suo numero di ossidazione +1, visto che appartiene al primo gruppo. Il magnesio fa parte del secondo gruppo quindi lo ione magnesio avrà carica +2. Per i cationi è abbastanza semplice perché la carica corrisponde quasi sempre al numero di ossidazione del gruppo a cui appartengono. Quando un atomo ha più numeri di ossidazione si utilizzano le stesse regole viste per le molecole sopra. Per esempio, il ferro (Fe), che ha numero di ossidazione +3 e +2 avrà lo ione ferrico con carica +3 (Fe+3) e lo ione ferroso con carica +2 (Fe+2). Anche il rame (Cu) ha due numeri di ossidazione, +1 e +2, Cu+2 si chiamerà ione rameico e Cu+1 ione rameoso. Anioni – ioni negativi Gli anioni sono atomi con carica negativa, si formano o dagli ossiacidi (per fuoriuscita di uno o più ioni H+) oppure dagli idracidi. Vediamo come si formano gli anioni dagli ossiacidi. Nell’acido carbonico (H2CO3) possiamo notare che ha due ioni H+, togliendo uno ione H+ otteniamo HCO3 −1, al quale dobbiamo mettere come carica una carica negativa perché abbiamo tolto un protone. HCO3 −1 si chiama ione idrogeno carbonato. -ato identifica che il carbonio (C) ha numero di ossidazione più alto, ossia +4, con il numero di ossidazione più basso si utilizza invece il suffisso -ito. Se all’acido carbonico togliamo due ioni H+ (si dice che viene deprotonato due volte), otteniamo CO3 −2, che si chiama ione carbonato. Vediamo l’acido carbonioso (H2CO2). Quando viene deprotonato una volta si ottiene lo ione idrogeno carbonito che ha formula HCO2 −1. Togliendo due ioni H+ si ottiene invece 𝐶𝑂2 2− che è lo ione carbonito. L’acido solforico (H2SO4) quando viene tolto uno ione H+ diventa ione idrogeno solfato HSO4 −1. Si ottiene invece lo ione solfato quando vengono tolti due H+, che ha formula SO4 2−. L’acido solforoso (H2SO3) invece diventa ione idrogeno solfito, con formula SHO3 −1, quando viene deprotonato una volta, e ione solfito, SO3 2−,quando viene deprotonato due volte. L’acido perclorico (HClO4), ha un solo idrogeno, quindi può essere deprotonato una sola volta, diventando ClO4 −1, che si chiama ione perclorato. L’acido clorico (HClO3) deprotonato diventa ione clorato ClO3 −1. L’acido cloroso (HClO2) diventa ione clorito ClO2 −1. L’acido ipocloroso (HClO) diventa ione ipoclorito ClO−1. Vediamo come funziona con gli acidi formati con più molecole d’acqua di idratazione. Prendiamo in considerazione gli acidi meta/piro/orto fosforico e fosforoso. L’acido metafosforico HPO3 deprotonato diventa PO3 −1, che si chiama ione metafosfato. L’acido pirofosforico H4P2O7 ha quattro atomi di idrogeno, possono quindi essere deprotonati fino a quattro atomi di idrogeno formando quattro ioni. Se viene deprotonato una volta di forma lo ione tridrogeno pirofosfato che ha formula H3P2O4 -1. Deprotonandolo due volte otteniamo H2P2O4 2-, ossia lo ione didrogeno pirofosfato. Togliendo un terzo ione H+ otteniamo HP2O4 3-, che si chiama ione idrogeno pirofosfato, e infine, togliendo anche l’ultimo ione idrogeno abbiamo lo ione pirofosfato P2O4 4-. L’acido ortofosforico H3PO4 allo stesso modo, avendo tre idrogeni potrà costituire tre ioni: lo ione didrogeno ortofosfato (H2PO4 -1), lo ione idrogeno ortofosfato (HPO4 2-) e lo ione ortofosfato (PO4 3-). Vediamo ora gli acidi meta/piro/orto fosforoso. L’acido metafosforoso HPO2 può essere deprotonato solo una volta e dà lo ione metafosfito PO2 -1. L’acido pirofosforoso H4P2O5 invece può essere deprotonato quattro volte, ottenendo, man mano che vengono tolti gli ioni H+, lo ione tridrogeno pirofosfito H3P2O5 -1, lo ione didrogeno pirofosfito H2P2O5 2-, lo ione idrogeno pirofosfito HP2O5 3- e lo ione pitofosfito P2O5 4-. Infine dall’acido ortofosforoso H3PO3, si ottiene lo ione didrogeno ortofosfito H2PO3 -1, lo ione idrogeno ortofosfito HPO3 2- e lo ione ortofosfito PO3 -3. Anioni negli idracidi Gli idracidi sono costituiti da un idrogeno e un atomo del VI o VII gruppo. L’idracido del fluoro (F) è l’acido fluoridrico, che ha formula HF, il corrispettivo anione sarà F-1, che si chiama ione floruro. La stessa cosa vale per l’acido cloridrico HCl, il quale diventa ione cloruro Cl-1. L’acido solfidrico H2S invece ha due anioni perché può essere deprotonato due volte, alla prima deprotonazione diventa ione idrogeno solfuro HS-1, con la seconda ione solfuro S-2. Dal nome alla molecola – i sali Come otteniamo il sale conoscendone il nome? Supponiamo di voler rappresentare la molecola del solfato ferroso. Si parte dal metallo che è la parte più facile, ma bisogna sapere i numeri di ossidazione. Il ferro (Fe) ha numeri di ossidazione +2 e +3, quello preso in considerazione ha la desinenza -oso quindi sappiamo che ha il numero di ossidazione più basso, ossia +2. Ora che sappiamo il numero di ossidazione del metallo possiamo dedicarci alla parte negativa di questa molecola, il solfato, -ato significa che è lo ione con numero di ossidazione più alto, lo zolfo (S) ha +6 come numero più alto. Prima bisogna sempre formare l’anidride: S+6O-2 → S2O6 → SO3 Ottenuta l’anidride solforica aggiungiamo l’acqua per ottenere l’ossiacido: SO3 + H2O → H2SO4 Ottenuto l’acido solforico, per ottenere lo ione dobbiamo deprotonarlo dai suoi idrogeni, otteniamo quindi SO4 2- Ora lo dobbiamo legare lo ione solfato allo ione ferroso: Fe+2SO4 2- → FeSO4 Abbiamo ottenuto la molecola del solfato ferroso, formato dallo ione solfato e dallo ione ferroso. Supponiamo ora di rappresentare la molecola idrogeno carbonato di magnesio. Il magnesio essendo del II gruppo ha numero di ossidazione +2. Ora bisogna guardare l’idrogeno carbonato, -ato significa che il carbonio (C) ha il numero di ossidazione più alto, formiamo quindi l’anidride: C+4O-2 → C2O4 → CO2 Otteniamo così l’anidride carbonica, alla quale dobbiamo aggiungere l’acqua per ottenere l’acido carbonico: CO2 + H2O → H2CO3 La molecola richiesta ha un idrogeno, quindi dobbiamo deprotonizzare l’ossiacido una sola volta, otteniamo quindi l’idrogeno carbonato HCO3 -1, dobbiamo ora unirlo con lo ione magnesio. Mg2+HCO3 -1 → Mg(HCO3)2 Questo è l’idrogeno carbonato di magnesio. Supponiamo ora di rappresentare il nitrito rameoso. -oso ci fa capire che il rame (Cu) ha il numero di ossidazione più piccolo, quindi Cu+1. Il nitrito è costituito da azoti (N) e ossigeno (O), -ito rappresenta il numero di ossidazione più basso dell’azoto, ossia N+3O-2 → N2O3 All’anidride nitrosa viene aggiunta acqua: N2O3 + H2O → H2N2O4 → HNO2 All’acido nitroso viene tolto l’unico idrogeno per ottenere lo ione nitroso NO2 -1 Uniamo lo ione nitrito con lo ione rameoso: NO2 -1 + Cu+1 → CuNO2 Vediamo un esempio in cui l’anione deriva da un idracido e non da un ossiacido. Supponiamo di rappresentare il cloruro di calcio. Prima guardiamo il metallo, che ha numero di ossidazione +2, quindi Ca+2. In cloruro -uro indica lo ione derivante dall’adricido, il cloro ha come numero di ossidazione negativo solo -1, quindi diventa Cl-1. Il sale diventa quindi Ca+2 + Cl-1 → CaCl2 Dalla molecola al nome Nei sali è più difficile trovare dare i nomi alle molecole, bisogna identificare il numero di ossidazione dell’atomo centrale perché è quello che normalmente dà più problematiche potendoci essere più numeri di ossidazione. Supponiamo di voler dare il nome a questo sale Na2SO4