classificazione e nomenclatura dei composti chimici - Liceo ...
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CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI<br />
Come sappiamo, i <strong>composti</strong> attualmente conosciuti sono circa 6 milioni ed il loro numero aumenta<br />
ad un ritmo di circa 6000 alla settimana. E’ chiaro quindi che una tale massa di sostanze ha bisogno di<br />
essere organizzata secondo regole chiare, semplici ed universalmente condivise. Lo scopo della<br />
<strong>nomenclatura</strong> è quindi proprio quello di fornire una serie di regole che permettano di individuare un<br />
composto, attribuendogli in modo univoco e chiaro un nome preciso ed una formula, attraverso l’impiego<br />
del minor numero possibile di parole. Le prime basi di questo lavoro vennero gettate alla fine del ‘700 dal<br />
chimico francese A. L. Lavoisier (1743 - 1794), il quale nel suo Traité élémentaire de chimie, pone le<br />
basi per quella che viene tuttora chiamata <strong>nomenclatura</strong> tradizionale. A partire dagli anni ’70 del ‘900 a<br />
tale <strong>nomenclatura</strong> se ne affianca un’altra, chiamata <strong>nomenclatura</strong> ufficiale, elaborata dalla IUPAC (sigla<br />
derivante dalle iniziali dell’International Union of Pure ad Applied Chemistry, l’organismo scientifico<br />
internazionale preposta alla definizione della <strong>nomenclatura</strong> chimica), il cui uso sta lentamente<br />
soppiantando quello della <strong>nomenclatura</strong> tradizionale. E’ tuttavia importante ricordare che le regole della<br />
<strong>nomenclatura</strong>, affidate a Commissioni permanenti nell’ambito della IUPAC, sono in continua evoluzione<br />
e seguono di pari passo lo sviluppo stesso della chimica..<br />
In questo capitolo esamineremo quindi le regole per assegnare i nomi ad alcune delle principali<br />
classi di <strong>composti</strong>, di cui analizzeremo inoltre le caratteristiche più importanti. Ricordiamo che i <strong>composti</strong><br />
<strong>chimici</strong> sono sostanze costituite da due o più atomi di elementi differenti legati tra loro; se gli atomi<br />
appartengono a due diversi elementi i <strong>composti</strong> si dicono binari, se gli atomi appartengono invece a tre<br />
elementi diversi i <strong>composti</strong> si dicono ternari. Per ricordare le caratteristiche e le proprietà delle sostanze<br />
che adesso descriveremo, basterà osservare quali atomi o gruppi di atomi sono presenti al loro interno e<br />
quali sono le reazioni caratteristiche di ciascun gruppo di sostanze a cui essi appartengono. Tuttavia,<br />
prima di entrare nel merito di questi problemi, dobbiamo introdurre un nuovo concetto che ci sarà di<br />
fondamentale aiuto, sia in questa parte del programma, che in quella finale, relativa all’elettrochimica.<br />
Il numero di ossidazione: è una carica positiva o negativa che viene attribuita formalmente a<br />
ciascun elemento in un composto; detta carica è determinata dal numero di elettroni che l’elemento<br />
possiede in più (carica negativa) o in meno (carica positiva) rispetto all’atomo neutro, quando gli elettroni<br />
di legame vengono attribuiti all’elemento più elettronegativo del composto stesso.<br />
Dalla prima lettura di questa definizione, il numero di ossidazione potrà sembrare un’entità di<br />
difficile comprensione oppure del tutto astrusa, andando avanti vedremo invece che esso è uno strumento<br />
indispensabile per orientarsi nel mondo delle ossidoriduzioni. Queste reazioni, a loro volta, sono<br />
importantissime, non tanto perché hanno contribuito in modo determinante a diffondere tra gli studenti<br />
l’idea che la chimica fosse “difficile”, quanto perché la stragrande maggioranza dell’energia prodotta<br />
dall’uomo sulla Terra deriva da reazioni di questo tipo, mentre anche altri importantissimi fenomeni<br />
<strong>chimici</strong>, come ad esempio la corrosione <strong>dei</strong> metalli, derivano da processi ossidoriduttivi. La definizione<br />
del numero di ossidazione sopra riportata diventerà nei prossimi paragrafi talmente utile, che è<br />
consigliabile impararla a memoria; inoltre, prima di poter specificare meglio il significato e l’utilità del<br />
numero di ossidazione stesso, è opportuno imparare le regole per il suo calcolo. Tuttavia dobbiamo<br />
specificare che il numero di ossidazione non è una carica vera e propria, bensì una carica “fittizia”, che<br />
viene “attribuita” ad ogni elemento di un qualsiasi composto, quando gli elettroni di legame sono<br />
assegnati all’elemento più elettronegativo presente nel composto medesimo. Tutti gli elementi di qualsiasi<br />
composto hanno quindi un numero di ossidazione; in ogni composto si deve innanzitutto stabilire quale<br />
elemento è più elettronegativo, ad esso si attribuiscono tutti gli elettroni <strong>dei</strong> legami che esso forma con<br />
altri atomi ed infine si vede quali cariche gli atomi assumono dopo questa attribuzione fittizia. In ogni<br />
caso, se si impara ad applicare le regole sotto riportate, il calcolo del numero di ossidazione diventa una<br />
procedura piuttosto semplice.<br />
Regole per il calcolo del numero di ossidazione:<br />
1) Tutte le sostanze allo stato elementare hanno numero di ossidazione zero. In tal caso infatti tutti gli<br />
atomi sono identici tra loro e non esiste dunque nessun elemento più elettronegativo degli altri cui<br />
attribuire gli elettroni di legame.
<strong>composti</strong>1<br />
2) Negli ioni monoatomici gli elementi hanno numero di ossidazione uguale alla carica ionica. Ad<br />
esempio lo ione Ca 2+ ha numero di ossidazione +2, mentre lo ione Cl - ha numero di ossidazione –1.<br />
3) Alcuni elementi mantengono costante il loro numero di ossidazione in tutti i <strong>composti</strong> che formano,<br />
mentre altri lo variano da un composto all’altro.<br />
In generale i numeri di ossidazione seguono il seguente schema:<br />
a) L’idrogeno ha sempre +1 oppure –1;<br />
b) I metalli hanno solo numeri di ossidazione positivi;<br />
c) I non metalli possono avere numeri di ossidazione positivi o negativi;<br />
d) Tranne alcune eccezioni gli elementi di gruppi pari hanno solo numeri di ossidazione pari, mentre<br />
quelli <strong>dei</strong> gruppi dispari hanno solo numeri di ossidazione dispari;<br />
e) Per tutti gli elementi, tra i numeri di ossidazione positivi il più alto corrisponde al numero del gruppo<br />
cui l’elemento appartiene. Per quanto detto alla lettera precedente, gli altri numeri di ossidazione si<br />
ottengono riducendo di 2, 4 o 6 unità il numero di ossidazione più alto.<br />
Per quanto detto finora risulta che:<br />
I. Gli elementi del primo gruppo hanno sempre +1;<br />
II. Gli elementi del secondo gruppo hanno sempre +2;<br />
III. Gli elementi del terzo gruppo hanno sempre +3;<br />
IV. Nel quarto gruppo il carbonio ha –4, +4 e +2; il silicio –4 e +4; stagno e piombo +4 e +2;<br />
V. Nel quinto gruppo l’azoto ha –3, +1, +2, +3, +4 e +5; il fosforo –3, +3 e +5; l’antimonio +3 e +5;<br />
VI. Nel sesto gruppo l’ossigeno ha praticamente sempre –2, lo zolfo ha –2, +4 e +6;<br />
VII. Nel settimo gruppo il fluoro ha sempre –1; gli altri elementi hanno –1, +1, +3, +5 e +7.<br />
VIII. Per i metalli di transizione non esistono regole così chiare;<br />
4) La somma algebrica <strong>dei</strong> numeri di ossidazione di tutti gli atomi di tutti gli elementi presenti in un<br />
composto è uguale a zero, se il composto è neutro, oppure è uguale alla carica ionica, se il composto è<br />
uno ione poliatomico.<br />
5) In ogni composto l’elemento più elettronegativo di tutti ha sempre numero di ossidazione negativo,<br />
mentre tutti gli altri elementi hanno numero di ossidazione positivo.<br />
Esempi di calcolo del numero di ossidazione degli elementi di alcuni <strong>composti</strong><br />
Cl2O l’elemento più elettronegativo è l’ossigeno che ha sempre numero di ossidazione –2; il cloro deve<br />
avere invece numero di ossidazione positivo e la somma algebrica <strong>dei</strong> numeri di ossidazione <strong>dei</strong> tre atomi<br />
deve essere uguale a zero, essendo il composto neutro. Applicando questi presupposti scriviamo<br />
un’equazione considerando come incognita il numero di ossidazione del cloro.<br />
2 x X (Cl) –2 (O) = 0 risolvendo si trova che X (numero di ossidazione del cloro) è +1.<br />
HCl l’elemento più elettronegativo è il cloro, che quindi deve avere numero di ossidazione negativo,<br />
questo non può essere inoltre che –1. Poiché il composto è neutro, la somma algebrica <strong>dei</strong> numeri di<br />
ossidazione di tutti gli atomi del composto deve essere zero. L’idrogeno ha pertanto numero di<br />
ossidazione +1.<br />
H2SO4 l’elemento più elettronegativo è l’ossigeno, il cui numero di ossidazione è –2. Zolfo e idrogeno<br />
devono quindi avere numeri di ossidazione positivi e per l’idrogeno il numero di ossidazione non può che<br />
essere +1. Resta da determinare il numero di ossidazione dello zolfo, che si ottiene risolvendo la seguente<br />
equazione:<br />
+2 x 1 (H) + X (S) – 4 x 2 (O) = 0 risolvendo si trova che X=6<br />
CO3 2- l’elemento più elettronegativo è l’ossigeno, il cui numero di ossidazione è –2. Il composto è un<br />
anione bivalente e pertanto la somma algebrica <strong>dei</strong> numeri di ossidazione deve essere pari a –2;<br />
risolviamo quindi la solita equazione, assegnando l’incognita al numero di ossidazione del carbonio<br />
X (C) – 3 x 2 (O) = -2 risolvendo troviamo che x = 4<br />
Regole per la scrittura delle formule <strong>dei</strong> <strong>composti</strong> binari<br />
Una volta noto il numero di ossidazione degli elementi che formano un composto binario non è<br />
difficile scriverne la formula, basta ricordare che la somma <strong>dei</strong> numeri di ossidazione di tutti gli atomi di<br />
2
<strong>composti</strong>1<br />
un elemento deve essere uguale, in valore assoluto, alla somma <strong>dei</strong> numeri di ossidazione di tutti gli<br />
atomi dell’altro elemento 1 .<br />
Esempi<br />
+ 1<br />
Trovare la formula del composto che si forma tra ossigeno e potassio. Si scrivono l’uno<br />
accanto all’altro i simboli <strong>dei</strong> due elementi, avendo cura di scrivere per primo quello meno<br />
elettronegativo, si scrive poi sopra ognuno di essi il rispettivo numero di ossidazione. Poiché il<br />
potassio ha numero di ossidazione +1 e l’ossigeno 2, per pareggiare la somma <strong>dei</strong> numeri di ossidazione<br />
sono necessari due atomi di potassio ed uno di ossigeno. La formula del composto sarà allora K2O.<br />
Trovare la formula del composto che si forma tra calcio e ossigeno. Si ripetono<br />
+ 2 innanzitutto i passaggi iniziali. Poiché i due atomi hanno numero di ossidazione,<br />
rispettivamente, +2 e 2, per pareggiare la somma <strong>dei</strong> numeri di ossidazione bastano un atomo<br />
di calcio ed uno di ossigeno: la formula del composto sarà dunque CaO.<br />
Trovare la formula del composto che si forma tra alluminio ed ossigeno. Poiché<br />
+<br />
3 l’alluminio ha numero di ossidazione +3, mentre l’ossigeno ha numero di ossidazione 2, per<br />
bilanciare la somma <strong>dei</strong> numeri di ossidazione sono necessari due atomi di alluminio e tre di<br />
ossigeno: la formula del composto sarà allora Al2O3.<br />
La regola di Zaza<br />
In alcuni casi gli studenti più furbini usano semplificare le cose, ricavando il deponente di ogni<br />
elemento dal valore assoluto del numero di ossidazione dell’elemento che gli sta accanto. In pratica si<br />
incrociano gli indici ed i numeri di ossidazione, scrivendo a destra del primo elemento valore assoluto del<br />
numero di ossidazione del secondo e viceversa. Tale sistemino è ammesso, ricordando però che:<br />
l’indice 1 non si indica mai;<br />
gli indici, tranne che in alcune formule molecolari, debbono essere ridotti ai minimi termini.<br />
Così, ad esempio, applicando la regola di Zaza al composto che si forma tra calcio ed ossigeno, che<br />
hanno, rispettivamente, numero di ossidazione +2 e 2, si otterrebbe la formula Ca2O2, mentre la formula<br />
corretta è CaO.<br />
Nomenclatura <strong>dei</strong> <strong>composti</strong> <strong>chimici</strong><br />
Le formule chimiche hanno valore universale, nel senso che sono le stesse in ogni parte del mondo.<br />
Per quanto riguarda invece i nomi <strong>dei</strong> <strong>composti</strong> esistono ancora delle discrepanze, dovute all’uso <strong>dei</strong> due<br />
diversi sistemi di <strong>nomenclatura</strong> già citati<br />
n° atomi prefisso<br />
2 bi (o di)<br />
3<br />
4<br />
tri<br />
tetra<br />
5 penta<br />
6 esa<br />
2 . Il primo, denominato <strong>nomenclatura</strong> tradizionale, prevede<br />
l’uso di prefissi e suffissi, in basa al numero di ossidazione <strong>dei</strong> vari elementi. Il secondo sistema,<br />
denominato <strong>nomenclatura</strong> ufficiale o <strong>nomenclatura</strong> IUPAC, si basa sul numero di atomi di ogni<br />
elemento presenti all’interno del composto, che sono evidenziati tramite i<br />
prefissi di origine greca indicati nella tabella a fianco; quando è presente<br />
un solo atomo di un elemento non si utilizza alcun prefisso. Inoltre,<br />
quando un elemento ha poi più di un numero di ossidazione, la<br />
<strong>nomenclatura</strong> IUPAC prevede che questo venga indicato tra parentesi a<br />
fianco del nome del composto. Nella trattazione che segue utilizzeremo<br />
come base la <strong>nomenclatura</strong> tradizionale, specificando poi per ogni gruppo<br />
di sostanze anche la <strong>nomenclatura</strong> ufficiale.<br />
OSSIDI (METALLO +OSSIGENO)<br />
Sono <strong>composti</strong> binari formati dall’unione di un metallo con<br />
7 epta<br />
l’ossigeno; poiché l’ossigeno è molto più elettronegativo <strong>dei</strong> metalli, tutti gli ossidi sono <strong>composti</strong> ionici e<br />
1<br />
In un composto binario uno <strong>dei</strong> due elementi avrà ovviamente numero di ossidazione negativo, mentre l’altro lo avrà<br />
positivo<br />
2<br />
Nella realtà molti <strong>composti</strong> continuano a mantenere anche <strong>dei</strong> nomi commerciali, che possono variare da paese a<br />
paese. L’acido cloridrico (HCl), ad esempio, è conosciuto commercialmente come acido muriatico, l’ossido di calcio (CaO) è<br />
conosciuto col nome commerciale di calce (o calce viva), l’idrossido di calcio [Ca(OH)2]è conosciuto come calce spenta,<br />
l’ossido di magnesio (MgO) è conosciuto come magnesia, l’idrossido di sodio (NaOH) è noto come soda caustica, l’acido<br />
solforico (H2SO4) è noto come vetriolo ecc. Inoltre, alcuni nomi tradizionali, fortemente radicati nell’uso comune, sono stati<br />
accettati come internazionalmente validi. Si pensi ad esempio all’acqua, all’ammoniaca (NH3) o al metano (CH4).<br />
3
<strong>composti</strong>1<br />
quindi solidi a temperatura ambiente. La formula di questi <strong>composti</strong> si ottiene applicando le regole<br />
indicate in precedenza.<br />
Nomenclatura tradizionale:<br />
a) se il metallo ha un solo numero di ossidazione: ossido di nome metallo (es. ossido di sodio<br />
Na2O) b) se il metallo ha due numeri di ossidazione: ossido + nome metallo con desinenza OSO per il<br />
numero di ossidazione minore; ossido + nome metallo con desinenza ICO, per il numero di ossidazione<br />
maggiore. Ad es. ossido piomboso PbO (numero di ossidazione +2); ossido piombico PbO2 (numero di<br />
ossidazione +4).<br />
Nomenclatura ufficiale:<br />
Si contano il numero di atomi di ogni elemento e si utilizzano i relativi prefissi, avendo cura di<br />
scrivere inizialmente il termine “ossido di”. Ad es. Na2O ossido di disodio; PbO ossido di piombo (+2);<br />
PbO2 biossido di piombo (+4).<br />
ANIDRIDI (NON METALLO + OSSIGENO)<br />
Sono <strong>composti</strong> binari formati dall’unione di non metalli ed ossigeno; dato che la differenza di<br />
elettronegatività tra l’ossigeno e gli altri non metalli è sempre piccola, le anidridi sono <strong>composti</strong> covalenti<br />
più o meno polari, che a temperatura ambiente possono essere solidi, liquidi o gassosi.<br />
Nomenclatura tradizionale<br />
a) se il non metallo ha un solo numero di ossidazione: anidride + nome non metallo terminante in<br />
ICA. Ad es. anidride carbonica CO 2<br />
b) se il non metallo ha due soli numeri di ossidazione: anidride + nome non metallo terminante in<br />
OSA, per il numero di ossidazione minore; anidride + nome non metallo terminante in ICA, per il numero<br />
di ossidazione maggiore. Ad es. anidride solforosa SO 2 (numero di ossidazione +4), anidride solforica<br />
SO 3 (numero di ossidazione +6);<br />
c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come avviene per gli elementi del 7° gruppo<br />
che hanno numeri di ossidazione +1,+3,+5,+7, si hanno i seguenti quattro casi:<br />
anidride IPO nome non metallo terminante in OSA per il numero di ossidazione +1. Es. Cl2O<br />
anidride ipoclorosa;<br />
anidride + nome non metallo terminante in OSA per il numero di ossidazione +3. Es. Cl2O3<br />
anidride clorosa;<br />
anidride + nome non metallo terminante in ICA per il numero di ossidazione +5. Es. Cl2O5 anidride<br />
clorica;<br />
anidride PER nome non metallo terminante in ICA per il numero di ossidazione +7. Es. Cl2O7<br />
anidride perclorica.<br />
Nomenclatura ufficiale<br />
Nella <strong>nomenclatura</strong> ufficiale anche i <strong>composti</strong> tra ossigeno e non metalli sono chiamati ossidi e si<br />
utilizzano come sempre i prefissi relativi al numero di atomi degli elementi.<br />
Ad esempio: SO 2 biossido di zolfo (+4); SO 3 triossido di zolfo (+6)¸ Cl2O ossido di dicloro (+1);<br />
Cl2O3 triossido di dicloro (+3); Cl2O5 pentaossido di dicloro (+5); Cl2O7 eptaossido di dicloro (+7).<br />
IDROSSIDI (METALLO + GRUPPO OSSIDRILE OH)<br />
Sono <strong>composti</strong> ternari di ossigeno, idrogeno e metalli, in essi compare il gruppo ossidrile (OH), che<br />
si comporta come se avesse numero di ossidazione 1. Gli idrossidi sono tutti <strong>composti</strong> ionici e sono<br />
pertanto tutti solidi a temperatura ambiente.<br />
Essi derivano dalla reazione tra ossidi e acqua, in cui il metallo mantiene sempre lo stesso numero<br />
di ossidazione. Ecco un esempio:<br />
+ 1<br />
2<br />
-2<br />
+<br />
H<br />
4<br />
2<br />
+ 1<br />
→ 2 Na<br />
-1
<strong>composti</strong>1<br />
Per scrivere la formula del composto si utilizzano le regole già fornite per i <strong>composti</strong> binari,<br />
compresa la regola di Zaza, e si considera l’ossidrile come un elemento a numero di ossidazione 1.<br />
Successivamente si deve bilanciare la reazione, in quanto, in accordo con la legge di Lavoisier, la somma<br />
delle masse (e quindi il numero di atomi) <strong>dei</strong> vari elementi, deve essere uguale a destra ed a sinistra della<br />
reazione. Per far ciò basta aggiungere davanti alla formula dell’idrossido un coefficiente uguale all’indice<br />
del metallo nell’ossido; inoltre si deve eventualmente aggiungere un coefficiente davanti alla formula<br />
dell’acqua, in modo tale da bilanciare anche l’idrogeno e l’ossigeno.<br />
Facciamo un altro esempio:<br />
+ 3<br />
2<br />
-2<br />
3<br />
+ H<br />
In questo caso, una volta scritto il coefficiente 2 davanti alla formula dell’idrossido, si vengono ad<br />
avere a destra 6 atomi di idrogeno e 6 di ossigeno; per bilanciare questi due elementi si deve mettere<br />
allora un 3 davanti alla molecola dell’acqua.<br />
Nomenclatura tradizionale<br />
a) se il metallo ha un solo numero di ossidazione: idrossido di nome metallo. Ad es. idrossido di<br />
sodio Na (OH).<br />
b) se il metallo ha due numeri di ossidazione: idrossido + nome metallo terminante in OSO, per il<br />
numero di ossidazione minore; idrossido + nome metallo terminante in ICO, per il numero di ossidazione<br />
maggiore. Ad es. idrossido rameoso Cu(OH) (+1); idrossido rameico Cu(OH)2 (+2).<br />
Nomenclatura ufficiale<br />
Si indica il numero <strong>dei</strong> gruppi ossidrile ponendo i soliti prefissi davanti al termine “idrossido”:<br />
Na(OH) idrossido di sodio; Fe(OH)3 triidrossido di ferro (+3).<br />
IDRACIDI o acidi binari (IDROGENO + NON METALLO)<br />
Sono <strong>composti</strong> binari formati dall’unione dell’idrogeno con uno <strong>dei</strong> sei seguenti non metalli: F; Cl;<br />
Br; I; S; Se. Gli idracidi sono <strong>composti</strong> covalenti polari ed a temperatura ambiente sono tutti gassosi,<br />
tranne HF, che è liquido a causa del legame a ponte di idrogeno.<br />
Negli idracidi gli elementi del 7° gruppo hanno sempre numero di ossidazione 1, mentre gli<br />
elementi del 6° gruppo hanno sempre numero di ossidazione 2;<br />
Nomenclatura tradizionale:<br />
acido + nome non metallo terminante in IDRICO: HF acido fluoridrico; HCl acido cloridrico; HBr<br />
acido bromidrico; HI acido iodidrico; H 2 S acido solfidrico; H 2 Se acido selenidrico.<br />
Nomenclatura ufficiale<br />
Si scrive il nome del non metallo, terminate in URO, e si indica il numero degli atomi di idrogeno<br />
coi soliti prefissi: HF fluoruro di idrogeno; HCl cloruro di idrogeno; HBr bromuro di idrogeno; HI<br />
ioduro di idrogeno; H 2 S solfuro di diidrogeno; H 2 Se seleniuro di dididrogeno.<br />
OSSIACIDI o acidi ternari (IDROGENO + NON METALLO + OSSIGENO)<br />
Sono <strong>composti</strong> ternari in cui è presente idrogeno, ossigeno ed un non metallo; data la piccola<br />
differenza di elettronegatività esistente tra questi elementi, gli ossiacidi sono <strong>composti</strong> covalenti polari<br />
solidi o liquidi a temperatura ambiente. Gli ossiacidi derivano dalla reazione tra anidridi e acqua, in cui il<br />
non metallo mantiene sempre lo stesso numero di ossidazione; inoltre nella formula dell’ossiacido il non<br />
metallo è presente, tranne qualche eccezione, sempre con un solo atomo. Ad esempio<br />
+ 4<br />
+ 3<br />
-2<br />
2<br />
2<br />
-2<br />
3<br />
+ 1<br />
+<br />
H<br />
+ 3H<br />
2<br />
-2<br />
Per calcolare il numero di ossidazione del non metallo si deve innanzi tutto ricordare che l’idrogeno<br />
ha sempre numero di ossidazione +1, mentre l’ossigeno ha sempre numero di ossidazione −2; inoltre la<br />
somma <strong>dei</strong> numeri di ossidazione di tutti gli atomi di ossigeno deve essere uguale alla somma della<br />
5<br />
2<br />
2<br />
→<br />
+ 3<br />
→ Fe<br />
+ 3<br />
→ 2 Fe<br />
+ 1<br />
H<br />
2<br />
+ 4<br />
-2<br />
3<br />
-1<br />
-1<br />
3<br />
3
<strong>composti</strong>1<br />
numero di ossidazione del non metallo e degli atomi di idrogeno. Nell’esempio sopra riportato si hanno<br />
ad esempio 3 atomi di ossigeno, la somma delle cui numeri di ossidazione è pari a −6, si hanno inoltre 2<br />
atomi di idrogeno, la somma delle cui numeri di ossidazione è +2; la numero di ossidazione del carbonio<br />
deve essere pertanto +4, come era del resto nella relativa anidride.<br />
Per trovare la formula dell'ossoacido si deve scrivere a destra nell'ordine idrogeno, non metallo e<br />
ossigeno, mettendo per ognuno di questi elementi tanti atomi quanti ce ne sono a sinistra.<br />
Es. Cl2O7 + H2O H2Cl2O8 2 HClO4 . Il composto H2Cl2O8 non esiste; per trovare la vera<br />
formula dell'acido dobbiamo ricordare che negli ossiacidi il non metallo ha sempre 1 come indice, è<br />
necessario quindi dividere tutti gli indici del composto intermedio per l’indice del non metallo, 2 in<br />
questo caso, ed aggiungere davanti all'acido stesso un coefficiente stechiometrico pari al numero per cui<br />
ho diviso.<br />
In questo tipo di reazioni le anidridi si fanno reagire sempre con una sola molecola di acqua, fanno<br />
eccezione quelle del boro e del fosforo, che reagiscono con tre molecole di acqua, e l'anidride silicica, che<br />
reagisce con due molecole di acqua.<br />
B2O3 + 3H2O H6 B2O6 2H3 B O3 P2O3 + 3H2O H6 P2O6 2H3 P O3 P2O5 + 3H2O H6 P2O8 2H3 P O4 Si O2 + 2H2O H4 SiO4<br />
Nomenclatura tradizionale<br />
a) se il non metallo ha un solo numero di ossidazione: acido + nome non metallo terminante in ICO. Ad<br />
esempio H2CO3 acido carbonico.<br />
b) Se il non metallo ha 2 numeri di ossidazione: acido + nome non metallo terminante in ICO, per il<br />
numero di ossidazione maggiore; acido + nome non metallo terminante in OSO, per il numero di<br />
ossidazione minore. Ad es. H2SO4 acido solforico (numero di ossidazione +6); H2SO3 acido<br />
solforoso (numero di ossidazione +4).<br />
c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come avviene per gli elementi del 7° gruppo che<br />
hanno numeri di ossidazione +1,+3,+5,+7, si hanno i seguenti quattro casi:<br />
acido IPO nome non metallo terminante in OSO, per il numero di ossidazione +1. Es. HClO acido<br />
ipocloroso<br />
acido + nome non metallo terminante in OSO, per il numero di ossidazione +3. Es. HClO2 acido<br />
cloroso<br />
acido + nome non metallo terminante in ICO, per il numero di ossidazione +5. Es. HClO3 acido<br />
clorico<br />
acido PER nome non metallo terminante in ICO, per il numero di ossidazione +7. Es. HClO4 acido<br />
perclorico<br />
Nomenclatura ufficiale<br />
Al temine acido si attribuisce un aggettivo, che contiene l’indicazione del numero di atomi di ossigeno<br />
presenti nell’acido ed il nome del non metallo, terminante in ICO; a ciò si fa seguire poi, tra parentesi, il<br />
numero di ossidazione del non metallo. Ad esempio: HClO acido ossoclorico (1) (in questo caso è<br />
presente un solo atomo di ossigeno ed il prefisso mono si omette); HClO2 acido diossoclorico (3); HClO3<br />
acido triossoclorico (5); HClO4 acido tetraossoclorico (7).<br />
DECOMPOSIZIONE IN ACQUA DEGLI ACIDI<br />
Tutti gli acidi fin qui elencati sono <strong>composti</strong> che contengono idrogeno; negli ossiacidi tale elemento<br />
H<br />
O<br />
O<br />
C O<br />
H2CO3<br />
H<br />
O<br />
O<br />
Cl<br />
O<br />
O<br />
HClO4<br />
H<br />
6<br />
Cl H<br />
HCl<br />
S<br />
H H<br />
H2S
<strong>composti</strong>1<br />
è legato all’ossigeno da un legame covalente polare, mentre negli idracidi è legato da un legame covalente<br />
polare ad un non metallo molto elettronegativo.<br />
Quando questi <strong>composti</strong> vengono disciolti in acqua, l’acqua, che è un solvente polare, rompe il<br />
legame tra ossigeno ed idrogeno, oppure tra idrogeno e non metallo, mandando in soluzione ioni H + ed<br />
anioni costituiti da tutti gli altri atomi della molecola di partenza.<br />
Decomposizione in acqua degli acidi ternari<br />
Negli acidi ternari gli anioni che vanno in soluzione sono anioni poliatomici, formati dal non<br />
metallo ed dall’ossigeno legati da legame covalente, ed hanno tante cariche negative quanti sono gli ioni<br />
H + che si liberano. Esempio:<br />
HClO4 H + + ClO -<br />
4 H2CO3 2H + + CO3 2-<br />
Acido ternario<br />
Anione<br />
poliatomico<br />
Ipo…….oso Ipo……..ito<br />
..…….oso ……….ito<br />
……….ico ………ato<br />
Per……..ico Per…….ato<br />
H 3 B O 3 3H + + B O 3 3- H4 S iO 4 4H + + SiO 4 4-<br />
Nomenclatura tradizionale degli anioni poliatomici<br />
La <strong>nomenclatura</strong> tradizionale degli anioni<br />
poliatomici, derivanti dalla dissociazione in acqua degli<br />
acidi ternari, è simile a quella degli acidi di origine.<br />
Quando l’acido di origine ha desinenza ico, l’anione che ne<br />
deriva avrà desinenza ato, mentre quando l’acido ha<br />
desinenza oso, l’anione derivante avrà desinenza ito. Per i<br />
non metalli con 4 numeri di ossidazione si utilizzano inoltre<br />
anche i prefissi ipo ed per, come per i relativi ossiacidi 3 .<br />
Riassumiamo la situazione:<br />
a) se il non metallo ha un solo numero di ossidazione: ione + nome non metallo terminante in ATO. Ad<br />
esempio CO3 2- ione carbonato.<br />
b) Se il non metallo ha 2 numeri di ossidazione: ione + nome non metallo terminante in ATO, per il<br />
numero di ossidazione maggiore; ione + nome non metallo terminante in ITO, per il numero di<br />
ossidazione minore. Ad es. SO4 2- ione solfato (numero di ossidazione +6); SO3 2- ione solfito (numero<br />
di ossidazione +4).<br />
c) se il non metallo ha quattro numeri di ossidazione, come avviene per gli elementi del 7° gruppo che<br />
hanno numeri di ossidazione +1,+3,+5,+7, si hanno i seguenti quattro casi:<br />
ione IPO nome non metallo terminante in ITO, per il numero di ossidazione +1. Es. ClO - ione<br />
ipoclorito<br />
-<br />
ione + nome non metallo terminante in ITO, per il numero di ossidazione +3. Es. ClO2 ione clorito<br />
-<br />
ione + nome non metallo terminante in ATO, per il numero di ossidazione +5. Es. ClO3 ione<br />
clorato<br />
-<br />
ione PER nome non metallo terminante in ATO, per il numero di ossidazione +7. Es. ClO4 ione<br />
perclorato<br />
Nomenclatura ufficiale degli anioni poliatomici<br />
Il nome dell’anione si ottiene precisando, coi soliti prefissi, il numero degli atomi di ossigeno<br />
presenti, attribuendo la desinenza ato al nome del non metallo ed indicando tra parentesi il suo numero di<br />
ossidazione. Ad esempio: ClO - - -<br />
anione ossoclorato (1); ClO2 anione diossoclorato (3); . ClO3 anione<br />
-<br />
triossoclorato (5); ClO4 anione tetraossoclorato (7).<br />
Decomposizione degli acidi binari<br />
Negli acidi binari gli anioni che vanno in soluzione sono anioni monoatomici, formati dal non<br />
metallo, ed hanno tante cariche negative quanti sono gli ioni H + che si liberano. Esempio:<br />
3<br />
Per ricordare la corrispondenza tra le desinenze si può tenere a mente la frase: Federico malato, valoroso e ferito.<br />
7
<strong>composti</strong>1<br />
HCl H + + Cl- H2S 2H + + S2- Nomenclatura degli anioni monoatomici<br />
Sia la <strong>nomenclatura</strong> tradizionale, che quella ufficiale, stabiliscono che il nome dell’anione<br />
monoatomico si ottiene aggiungendo la desinenza uro al nome del non metallo. Ad esempio F - anione<br />
fluoruro; Cl - anione cloruro; Br - anione bromuro; I - anione ioduro; S 2- anione solfuro; Se 2- anione<br />
seleniuro.<br />
H2S 2H + + S 2-<br />
Fe(OH)3 Fe 3+ + 3OH -<br />
DECOMPOSIZIONE IN ACQUA DEGLI IDROSSIDI<br />
Tutti gli idrossidi sono <strong>composti</strong> ionici; in acqua essi si dissociano liberando gli ioni OH - ed un<br />
catione metallico con tante cariche positive quanti sono gli ioni OH - liberati.<br />
Esempi: NaOH Na + + OH - Ca(OH) 2 Ca 2+ + 2OH -<br />
Al(OH) 3 Al 3+ + 3OH - Pb(OH) 4 Pb 4+ + 4OH -<br />
SALI BINARI (METALLO + NON METALLO)<br />
Sono <strong>composti</strong> ionici, che derivano dalla reazione tra acidi binari e idrossidi (idrossido + acido<br />
binario sale binario + acqua).<br />
Per trovare la formula del sale binario che si forma dalla reazione tra un idrossido ed un acido<br />
binario, si deve innanzi tutto scrivere le reazioni di decomposizione in acqua <strong>dei</strong> due <strong>composti</strong>. Facciamo<br />
ad esempio reagire idrossido di sodio [Na(OH)] ed acido cloridrico [HCl]. Le reazioni di decomposizione<br />
sono quelle indicate. Per trovare la formula del sale binario si unisce graficamente il catione metallico con<br />
Na(OH) Na + + OH-<br />
HCl H + + Cl -<br />
reazione totale è dunque:<br />
l’anione non metallico; unendo poi graficamente l’ossidrile con<br />
lo ione H + si trova l’acqua. In questo specifico esempio, dopo<br />
che si sono trovate nel modo indicato le formule <strong>dei</strong> prodotti, non<br />
si deve fare altro, in quanto la reazione è già bilanciata. La<br />
Na(OH) + HCl NaCl + H2O.<br />
Ecco ora un caso più complesso, che si ottiene facendo reagire l’acido solfidrico (H2S) con l’idrossido<br />
ferrico [Fe(OH)3]. Le reazioni di dissociazione sono quelle<br />
indicate. In questo caso le cose sono più complicate che<br />
nell’esempio precedente, in quanto l’anione solfuro è bivalente,<br />
mentre lo ione ferrico è trivalente ed il sale deve essere un<br />
composto elettricamente neutro. Analogamente a quanto avveniva con i numeri di ossidazione, nella<br />
regola della scrittura <strong>dei</strong> <strong>composti</strong> binari (vedi pag.2), anche in questo caso la somma delle cariche<br />
positive <strong>dei</strong> cationi del ferro dovrà essere uguale alla somma delle cariche negative degli anioni dello<br />
zolfo. E’ evidente che per soddisfare tale condizione sono necessari due ioni del ferro e tre dello zolfo.<br />
Anche qui è possibile utilizzare una forma modificata della regola di Zaza, assegnando a ciascuno <strong>dei</strong> due<br />
elementi un indice uguale al numero delle cariche ioniche dell’altro. Questo primo passaggio può essere<br />
così riassunto:<br />
Fe(OH)3+ H2S Fe2S3+H2O<br />
La reazione a questo punto non è però bilanciata, in quanto a destra si hanno 2 atomi d ferro e 3 di<br />
zolfo, mentre a sinistra si ha un solo atomo di entrambi. Nel bilanciamento degli elementi si segue sempre<br />
l’ordine seguente:<br />
a) per primo si bilancia il metallo;<br />
b) poi si bilancia il non metallo;<br />
c) quindi si bilancia l’idrogeno;<br />
d) a questo punto, se il bilanciamento è corretto, l’ossigeno deve essere già bilanciato. Se ciò non accade<br />
vuol dire che si è sbagliato e si deve ricominciare da capo.<br />
Nel nostro esempio i primi due passaggi si eseguono mettendo un 2 davanti all’idrossido ed un 3<br />
davanti all’acido.<br />
8
<strong>composti</strong>1<br />
2Fe(OH)3+ 3H2S Fe2S3+H2O<br />
A questo punto abbiamo a sinistra 12 atomi di idrogeno, per bilanciare i quali sono necessarie a<br />
destra 6 molecole di acqua.<br />
2Fe(OH)3+ 3H2S Fe2S3+6H2O<br />
Adesso anche l’ossigeno è bilanciato, perché sia a sinistra che a destra ne abbiamo 6 atomi, ed il<br />
bilanciamento è dunque corretto.<br />
Nomenclatura tradizionale:<br />
a) se il metallo ha una sola numero di ossidazione: nome non metallo terminante in URO + di nome<br />
metallo (es. cloruro di sodio [NaCl], fluoruro di potassio [KF]);<br />
b) se il metallo ha due numeri di ossidazione: nome non metallo terminante in URO + nome metallo<br />
terminate in OSO, per il numero di ossidazione più basso; nome non metallo terminante in URO + nome<br />
metallo terminate in ICO per il numero di ossidazione più alto. Ad es. FeCl2 cloruro ferroso (numero di<br />
ossidazione +2); FeCl3 cloruro ferrico(numero di ossidazione +3)<br />
Nomenclatura ufficiale<br />
Si scrive prima il nome del non metallo, terminante in URO, poi si aggiunge di ed il nome del<br />
metallo; ciascun nome viene preceduto dai soliti prefissi che indicano il numero di atomi presenti per<br />
ciascun elemento. Ad esempio: FeCl2 dicloruro di ferro; FeCl3 tricloruro di ferro; NaCl cloruro di<br />
sodio; Al2S3 trisolfuro di dialluminio. Li2S solfuro di dilitio.<br />
SALI TERNARI (METALLO + NON METALLO + OSSIGENO)<br />
Sono <strong>composti</strong> ionici, e pertanto solidi a temperatura ambiente, che derivano dalla reazione tra acidi<br />
ternari e idrossidi (idrossido + acido ternario sale<br />
Ca(OH)2 Ca 2+ + 2OH-<br />
H3BO3 3H + + BO3 3-<br />
ternario + acqua).<br />
Anche in questo caso, per trovare la formula del<br />
sale, si deve innanzi tutto scrivere le reazioni di<br />
decomposizione in acqua <strong>dei</strong> due <strong>composti</strong>. Facciamo ad<br />
esempio reagire idrossido di calcio [Ca(OH)2] ed acido borico [ H3BO3]. Le reazioni di decomposizione<br />
sono quelle indicate sopra. Per trovare la formula del sale ternario ancora una volta si unisce graficamente<br />
il catione metallico con l’anione non metallico; unendo poi graficamente l’ossidrile con lo ione H + si<br />
trova l’acqua. In questo specifico il catione è bivalente, mentre l’anione poliatomico e trivalente, per<br />
ottenere quindi la formula del sale, che è elettricamente neutro, occorrono 3 cationi e due anioni. Anche<br />
in questo caso è possibile utilizzare la forma modificata della regola di Zaza; nella formula del sale si<br />
assegna dunque a ciascuno <strong>dei</strong> due ioni, un indice uguale al numero delle cariche ioniche dell’altro. La<br />
Ca(OH)2 + H3BO3 Ca3(BO3)2 + H2O<br />
reazione a questo punto diventa:<br />
La reazione deve essere poi bilanciata, seguendo le solite regole. A destra si hanno 3 atomi di<br />
calcio, per cui a sinistra si dovrà mettere un 3 davanti alla formula dell’idrossido; a destra si hanno inoltre<br />
2 atomi di boro (il 2 alla sinistra della parentesi si comporta come tutti gli indici e moltiplica tutto ciò che<br />
sta dentro alla parentesi), per cui a sinistra si dovrà mettere un 2 davanti alla formula dell’acido. Questi<br />
passaggi si riassumono come segue:<br />
3Ca(OH)2 + 2H3BO3 Ca3(BO3)2 + H2O<br />
Dobbiamo infine bilanciare l’idrogeno, di cui a sinistra si hanno 12 atomi (6 dalle 3 molecole<br />
dell’idrossido e 6 dalle 2 molecole dell’acido), a destra dovremo pertanto mettere un 6 davanti alla<br />
formula dell’acqua.<br />
9
3Ca(OH)2 + 2H3BO3 Ca3(BO3)2 + 6H2O<br />
10<br />
<strong>composti</strong>1<br />
Anche l’ossigeno risulta bilanciato: a destra se ne hanno infatti 12 atomi (6 dalle 3 molecole<br />
dell’idrossido e 6 dalle 2 molecole dell’acido) ed anche a destra ne abbiamo 12 (6 dalla molecola del sale<br />
e 6 dalle molecole di acqua). Il bilanciamento è dunque correttamente concluso.<br />
Nomenclatura tradizionale:<br />
La <strong>nomenclatura</strong> di un sale ternario si ottiene indicando per primo il nome dell’anione poliatomico,<br />
ricavabile dalla reazione di decomposizione in acqua dell’acido, e poi quello del catione metallico. Come<br />
sempre, se il metallo ha un solo numero di ossidazione nel nome lo si indica con di + nome metallo,<br />
mentre se il metallo ha due numeri di ossidazione di utilizzano le solite desinenze OSO, per il numero di<br />
ossidazione minore ed ICO per il numero di ossidazione maggiore. Ecco alcuni esempi: CaCO3 carbonato<br />
di calcio (il calcio ed il carbonio hanno un solo numero di ossidazione); FeCO3 carbonato ferroso e<br />
Fe2(CO3)3 carbonato ferrico (il ferro ha due numeri di ossidazione); Na2SO4 solfato di sodio e Na2SO3<br />
solfito di sodio (lo zolfo ha due numeri di ossidazione ed il sodio uno solo); Cu2SO4 solfato rameoso e<br />
CuSO4 solfato rameico (sia zolfo che rame hanno due numeri di ossidazione); KClO ipoclorito di potassio<br />
e KClO4 perclorato di potassio (il cloro ha quattro numeri di ossidazione ed il potassio solo uno);<br />
Sn(BrO)2 ipobromito stannoso e Sn(BrO4)4 perbromato stannico (il bromo ha quattro numeri di<br />
ossidazione e lo stagno due).<br />
Nomenclatura ufficiale<br />
Si scrive per primo il nome del non metallo, terminante in ATO, con l’indicazione, tra parentesi,<br />
del suo numero di ossidazione; quindi si aggiunge di ed il nome del metallo, avendo cura di indicare, con<br />
le solite desinenze, il numero di atomi di ossigeno presenti nell’anione ed il numero di atomi del metallo.<br />
Ecco alcuni esempi:<br />
CaCO3 triossocarbonato (4) di calcio; Fe2(CO3)3 triossocarbonato (4) di diferro¸ Na2SO4<br />
tetraossosolfato (6) di disodio; Na2SO3 triossosolfato (4) di disodio.<br />
Numeri di ossidazione <strong>dei</strong> metalli di transizione da usare negli<br />
esercizi<br />
Cromo +2; +3; +6 Zinco +2<br />
Manganese +2; +3; +6; +7 Oro +1; +3<br />
Ferro +2; +3 Mercurio +1; +2<br />
Rame +1; +2 Argento +1<br />
Nomi di <strong>composti</strong> particolari da usare nella <strong>nomenclatura</strong><br />
Azoto: nitroso e nitrico<br />
Stagno: stannoso e stannico<br />
Oro: auroso e aurico<br />
Rame: rameoso e rameico<br />
Mercurio: mercurioso e mercurico
COMPOSTO NOMENCLATURA TRADIZIONALE IUPAC<br />
OSSIGENO +<br />
METALLO<br />
OSSIGENO +<br />
NON<br />
METALLO<br />
IDROGENO +<br />
NON METALLO<br />
F, Cl, Br, I (numero<br />
di ossidazione +1)<br />
S, Se (numero di<br />
ossidazione +2)<br />
GRUPPO OH +<br />
METALLO<br />
IDROGENO<br />
+ NON<br />
METALLO +<br />
OSSIGENO<br />
Anidride<br />
Ossido<br />
Un solo numero di ossidazione<br />
Ossido di nome metallo<br />
Due numeri di ossidazione<br />
Ossido + metallo terminante in OSO<br />
(numero di ossidazione minore)<br />
Ossido + metallo terminante in ICO<br />
(numero di ossidazione maggiore)<br />
Un solo numero di ossidazione<br />
Anidride + nome non metallo in ICA<br />
Due numeri di ossidazione<br />
Anidride + nome non metallo in OSA (numero<br />
di ossidazione minore)<br />
Anidride + nome non metallo in ICA (numero<br />
di ossidazione maggiore)<br />
Quattro numeri di ossidazione<br />
Anidride IPO nome non metallo in OSA (+1)<br />
Anidride nome non metallo in OSA (+3)<br />
Anidride nome non metallo in ICA (+5)<br />
Anidride PER nome non metallo in ICA (+7)<br />
Idracido ACIDO + nome non metallo in IDRICO<br />
Idrossido<br />
Ossiacido<br />
Un solo numero di ossidazione<br />
Idrossido di nome metallo<br />
Due numeri di ossidazione<br />
Idrossido + metallo terminante in OSO<br />
(numero di ossidazione minore)<br />
Idrossido + metallo terminante in ICO<br />
(numero di ossidazione maggiore)<br />
Un solo numero di ossidazione<br />
Acido + nome non metallo in ICO<br />
Due numeri di ossidazione<br />
Acido + nome non metallo in OSO<br />
(numero di ossidazione minore)<br />
Acido + nome non metallo in ICO<br />
(numero di ossidazione maggiore)<br />
Quattro numeri di ossidazione<br />
Acido IPO nome non metallo in OSO (+1)<br />
Acido nome non metallo in OSO (+3)<br />
Acido nome non metallo in ICO (+5)<br />
Acido PER nome non metallo in ICO (+7)<br />
11<br />
<strong>composti</strong>1<br />
Ossido + nome<br />
metallo con prefissi a<br />
seconda del numero<br />
di atomi <strong>dei</strong> vari<br />
elementi<br />
Ossido + nome non<br />
metallo con prefissi a<br />
seconda del numero<br />
di atomi <strong>dei</strong> vari<br />
elementi<br />
Idruro<br />
Nome non metallo in<br />
URO + di<br />
IDROGENO (con<br />
prefissi)<br />
Idrossido + prefissi a<br />
seconda del numero<br />
di gruppi OH + di<br />
nome metallo<br />
ACIDO + prefisso a<br />
seconda del numero<br />
di atomi di ossigeno<br />
+ OSSI + nome non<br />
metallo in ICO<br />
(+ numero di<br />
ossidazione)
<strong>composti</strong>1<br />
SUGGERIMENTI PER LO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI<br />
1) Data la formula di un sale ternario trovarne il nome tradizionale<br />
Formula n° di ossidazione nome<br />
Il primo passaggio da compiere è quello di ricavare il numero di ossidazione del non metallo e del<br />
metallo; in proposito dobbiamo ricordare che i sali sono <strong>composti</strong> ionici, dati dall’unione di un catione<br />
metallico monoatomico e di un anione poliatomico contenente un non metallo. Proviamo quindi a fare la<br />
dissociazione in acqua del sale, ricordando che il prodotto della carica ionica del metallo, moltiplicato<br />
per il suo indice stechiometrico, è uguale al prodotto della carica ionica dell’anione, moltiplicato per il<br />
suo indice stechiometrico complessivo, dove tutti i numeri si considerano in valore assoluto.<br />
1)<br />
Carica ionica del metallo<br />
X<br />
indice stechiometrico del metallo<br />
Esempio: Fe2(CO3)3 2Fe 3+ + 3 CO3 2–<br />
in questo caso l’espressione diventa:<br />
Carica ionica<br />
del<br />
ferro<br />
(3x2) = (2x3)<br />
2) Per calcolare il numero di ossidazione del metallo basta dire che esso corrisponde alla carica del<br />
catione (nell’esempio la numero di ossidazione del ferro è infatti +3).<br />
3) Per calcolare invece il numero di ossidazione del non metallo dobbiamo fare un calcolo ulteriore<br />
(vedi regole di pag. 2), che consiste nel moltiplicare per due il numero di atomi dell’ossigeno presenti<br />
nell’anione poliatomico e sottrarre a tale numero il valore della carica dell’anione medesimo.<br />
Nell’esempio di CO3 2– per calcolare il numero di ossidazione del carbonio dobbiamo fare:<br />
Numero atomi<br />
di ossigeno<br />
=<br />
(3x2) –2= 4.<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
ossigeno<br />
Abbiamo quindi i seguenti casi:<br />
a) Il metallo ed il non metallo hanno un solo numero di ossidazione: in questo caso non ci sono<br />
problemi e il numero di ossidazione del metallo e del non metallo saranno solo quelli che<br />
rispettivamente gli competono. Prendiamo come esempio CaCO3: il calcio ha solo numero di<br />
ossidazione +2, mentre il carbonio ha solo numero di ossidazione +4. Questi saranno pertanto i<br />
rispettivi numeri di ossidazione <strong>dei</strong> due elementi e, in base alle regole sulla <strong>nomenclatura</strong> <strong>dei</strong> sali<br />
ternari, il composto si chiamerà carbonato di calcio.<br />
b) Il metallo ha un solo numero di ossidazione, mentre il non metallo ne ha più di uno: il numero di<br />
ossidazione e la carica ionica del metallo, per quanto abbiamo detto sopra, coincidono e quindi<br />
possono immediatamente sapere la carica ionica del metallo medesimo. Dall’uguaglianza 1) posso<br />
quindi ricavarmi il numero di ossidazione del non metallo ed arrivare così a determinare il nome del<br />
composto. Prendiamo come esempio NaNO3: il sodio, essendo del primo gruppo, può avere solo<br />
numero di ossidazione +1; la decomposizione del sale sarà quindi: NaNO3 Na + + NO3 – . Da quanto<br />
abbiamo detto al precedente punto 2), il numero di ossidazione dell’azoto risulta da:<br />
Numero atomi<br />
di ossigeno<br />
Indice stechiometrico<br />
del ferro<br />
(3x2)–1=5.<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
ossigeno<br />
12<br />
Carica ionica dell’anione poliatomico<br />
X<br />
indice stechiometrico dell’anione poliatomico<br />
Carica<br />
dell’anione<br />
Carica<br />
anione<br />
Carica<br />
anione<br />
Indice stechiometrico<br />
dell’anione<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
carbonio<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
carbonio
<strong>composti</strong>1<br />
Il composto si chiamerà dunque nitrato di sodio.<br />
c) Il non metallo ha un solo numero di ossidazione, mentre il metallo ne ha più di uno: questo è il caso<br />
opposto al precedente. Nota il numero di ossidazione del non metallo, mi ricava la carica dell’anione<br />
poliatomico utilizzando la regola 3); applicando poi l’uguaglianza 1) arrivo a poter scrivere la<br />
dissociazione del sale ed a ricavare il numero di ossidazione del metallo. Prendiamo ad esempio il<br />
caso di FeCO3; il carbonio ha solo numero di ossidazione +4 ed applicando in modo inverso la regola<br />
3) ottengo la carica dell’anione dal calcolo seguente:<br />
Numero atomi<br />
di ossigeno<br />
La dissociazione del sale pertanto sarà FeCO3 Fe 2+ + CO3 2– e il numero di ossidazione del ferro,<br />
per la regola 2), è +2. Il nome del sale conseguentemente è carbonato ferroso.<br />
d) Sia il metallo, che il non metallo, hanno più di un numero di ossidazione: in questo caso si deve<br />
procedere per tentativi, utilizzando le tre regole date in precedenza, senza dimenticare che il numero<br />
<strong>dei</strong> valori assunti dal numero di ossidazione di ogni elemento è limitato (massimo due per i metalli,<br />
massimo quattro per i non metalli del 7° gruppo).<br />
Consideriamo ad esempio Fe(ClO4)3. Il ferro può avere solo numero di ossidazione +2 oppure numero di<br />
ossidazione +3; ipotizziamo che, in questo caso, il ferro abbia numero di ossidazione +2 e quindi sia<br />
presente nel sale sotto forma di ione Fe 2+ , applichiamo quindi la relazione 1) che diventa:<br />
Carica ipotetica<br />
del ferro<br />
(2x1) = (2/3x3)<br />
Da ciò si vede l’ipotesi è sbagliata, in quanto le cariche ioniche debbono essere sempre quantità intere.<br />
Riproviamo quindi ipotizzando stavolta che la numero di ossidazione del ferro sia +3 e che quindi tale<br />
elemento sia presente nel sale sotto forma di catione Fe 3+ . In questo caso la uguaglianza 1) diventa:<br />
Carica ipotetica<br />
del ferro<br />
(3x1) = (1x3)<br />
In questo l’ipotesi è corretta e la dissociazione del sale sarà quindi: Fe(ClO4)3 Fe 3+ + ClO4 – .<br />
Applichiamo quindi la regola 3) all’anione ClO4 – :<br />
Il sale si chiama quindi perclorato ferrico.<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
ossigeno<br />
Indice stechiometrico<br />
del ferro<br />
Indice stechiometrico<br />
del ferro<br />
Numero atomi<br />
di ossigeno<br />
(3x2) – 4=2<br />
(4x2) – 1=7<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
ossigeno<br />
2) Dato il nome tradizionale di un sale ternario trovarne la formula<br />
Nome numero di ossidazione Formula<br />
In questo caso le cose sono relativamente semplici, perché dal nome è sempre possibile ricavare<br />
univocamente i numeri di ossidazione del metallo e del non metallo. Prendiamo ad esempio il solfato<br />
rameico: le desinenze <strong>dei</strong> nomi <strong>dei</strong> due elementi ci dicono che lo zolfo ha il suo numero di ossidazione<br />
massimo (+6), così come il rame (+2). A questo punto diventa però difficile scrivere direttamente la<br />
13<br />
Carica ipotetica<br />
dell’anione<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
carbonio<br />
Carica ipotetica<br />
dell’anione<br />
Carica<br />
anione<br />
Carica anione<br />
Indice stechiometrico<br />
dell’anione<br />
Indice stechiometrico<br />
dell’anione<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
cloro
<strong>composti</strong>1<br />
formula del sale, dobbiamo prima infatti scrivere la formula dell’acido ternario e dell’idrossido da cui<br />
esso deriva, che, rispettivamente, sono: acido solforico e idrossido rameico. La scrittura della formula<br />
dell’idrossido non presenta grosse difficoltà: basta infatti ricordare che il gruppo ossidrile si comporta<br />
come se avesse numero di ossidazione +1. Applicando quindi la regola del prodotto in croce si arriva a<br />
scrivere Cu(OH)2. Più complesso è invece scrivere direttamente la formula dell’acido ternario, conviene<br />
infatti risalire alla relativa anidride e far successivamente reagire quest’ultima con l’acqua. Dalla regola<br />
del prodotto in croce ricaviamo che la formula dell’anidride solforica è SO3, facendola successivamente<br />
reagire con l’acqua, secondo le note regole, ricaviamo che la formula dell’acido solforico è H2SO4. Infine,<br />
dalla reazione tra l’acido e l’idrossido, i cui passaggi saltiamo per brevità, risulta che la formula del sale<br />
in esame è: Cu SO4.<br />
3) Dato il nome ufficiale di un sale ternario trovarne la formula<br />
Proviamo a scrivere la formula del triossonitrato (5) di ferro (3). L’anione contiene tre atomi di<br />
ossigeno ed uno di azoto con numero di ossidazione +5. Con le regole già viste nella pagina precedente<br />
possiamo calcolare la carica dell’anione<br />
Numero atomi<br />
di ossigeno<br />
(3 x 2) +5 = 1<br />
Numero di<br />
ossidazione<br />
ossigeno<br />
La formula dell’anione è quindi NO3 . Poiché il ferro ha numero di ossidazione +3, il catione<br />
metallico è Fe 3+ . La formula del composto è pertanto Fe(NO3)3<br />
14<br />
Numero di<br />
ossidazione azoto<br />
Carica anione
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
1<br />
3<br />
11<br />
I legenda VIII<br />
idrogeno<br />
H<br />
+1, -1<br />
1,00<br />
litio<br />
Li<br />
+1<br />
6,94<br />
sodio<br />
Na<br />
+1<br />
22,99<br />
19<br />
potassio<br />
K<br />
+1<br />
39,10<br />
4<br />
II -<br />
berillio<br />
Be<br />
+2<br />
9,01<br />
12<br />
magnesio<br />
Mg<br />
+2<br />
24,30<br />
20<br />
calcio<br />
Ca<br />
+2<br />
40,08<br />
Numero<br />
atomico<br />
Numeri di<br />
ossidazione<br />
4<br />
berillio<br />
Be<br />
+2<br />
9,01<br />
26<br />
ferro<br />
Fe<br />
+2, +3<br />
55,85<br />
Nome<br />
Simbolo<br />
Peso<br />
atomico<br />
29<br />
30<br />
rame<br />
Cu<br />
+1, +2<br />
63,55<br />
47<br />
argento<br />
Ag<br />
+1<br />
107,87<br />
79<br />
oro<br />
Au<br />
+1, +3<br />
196,97<br />
zinco<br />
Zn<br />
+2<br />
65,38<br />
80<br />
mercurio<br />
Hg<br />
+1, +2<br />
200,59<br />
5<br />
III IV V VI VII<br />
boro<br />
B<br />
+3<br />
10,81<br />
13<br />
alluminio<br />
Al<br />
+3<br />
26,98<br />
6<br />
16<br />
carbonio<br />
C<br />
+4, -4<br />
12,01<br />
silicio<br />
Si<br />
+4<br />
28,09<br />
50<br />
stagno<br />
Sn<br />
+2, +4<br />
118,69<br />
82<br />
piombo<br />
Pb<br />
+2, +4<br />
207,2<br />
7<br />
azoto<br />
N<br />
±3, +5<br />
14,00<br />
15<br />
fosforo<br />
P<br />
±3, +5<br />
30,97<br />
33<br />
arsenico<br />
As<br />
±3, +5<br />
74,92<br />
51<br />
antimonio<br />
Sb<br />
+3, +5<br />
121,75<br />
83<br />
bismuto<br />
Bi<br />
+3, +5<br />
208,98<br />
8<br />
ossigeno<br />
O<br />
-2<br />
16,00<br />
9<br />
fluoro<br />
F<br />
-1<br />
19,00<br />
17<br />
16<br />
cloro<br />
zolfo<br />
S Cl<br />
±1, +3, +5,<br />
-2, +4, +6<br />
+7<br />
32,06<br />
35,45<br />
34<br />
selenio<br />
Se<br />
-2, +4, +6<br />
78,96<br />
NUMERI DI OSSIDAZIONE DA UTILIZZARE NELLO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI<br />
35<br />
bromo<br />
Br<br />
±1, +3, +5,<br />
+7<br />
79,90<br />
53<br />
iodio<br />
I<br />
±1, +3, +5,<br />
+7<br />
126,90<br />
2<br />
elio<br />
He<br />
4,00<br />
10<br />
neon<br />
Ne<br />
20,18<br />
18<br />
argon<br />
Ar<br />
39,95<br />
36<br />
cripton<br />
Kr 83,80<br />
54<br />
xeno<br />
Xe<br />
131,29<br />
86<br />
radon<br />
Rn<br />
222