SIGNIFICATO DELLE FORMULE CHIMICHE
&
REGOLE DI NOMENCLATURA PER I COMPOSTI INORGANICI
FORMULE CHIMICHE , NUMERI DI OSSIDAZIONE e REGOLE DI NOMENCLATURA
NOMENCLATURA DEI COMPOSTI INORGANICI
La parte della nomenclatura nella chimica generale è estremamente complessa è si distingue generalmente per il tipo di sostanza presa in considerazione. In particolare risulta conveniente raggruppare le sostanze chimiche in: Ossidi, Perossidi, Idruri, Idrossidi, Acidi e Sali.
Le regole di nomenclatura attualmente in uso sono state formulate dalla COMMISSIONE dell’UNIONE di CHIMICA PURA e APPLICATA (IUPAC), ma si usano abitualmente anche nomenclature tradizionali. In base a tali regole è possibile stabilire la formula del composto e risalire al nome dalla formula.

Nomenclatura I.U.P.A.C
Questo tipo di nomenclatura è stata elaborata da un organizzazione scientifica internazionale (I.U.P.A.C unione internazionale di chimica pura ed applicata) e fu adottata nel 1971, fornisce indicazioni complete sul numero e sul tipo di atomi presenti nella molecola o nell’unità formula di un composto. Si basa sulla distinzione dei composi in binari (formati da due elementi) e ternari (formati da tre elementi).
Composti binari. (mono–, di–, tri–)…2°elemento –uro di (mono–, di–, tri–)…1°elemento
per composti ionici binari costituiti da un catione metallico con due n.o. si usa
2°elemento –uro di 1°elemento (n.o.)
Nel nome I.U.P.A.C di un composto binario si assegna la desinenza –uro alla radice del nome dell’elemento più elettronegativo (con n.o. negativo), solo nel caso che tale elemento sia l’ossigeno si usa il termine ossido, e si fa seguire il nome dell’altro elemento preceduto dalla preposizione di; il numero di atomi presenti nella formula del composto è precisato con i prefissi mono– (che si può omettere), di– (o bi–), tri–, tetra–, penta–, esa–, epta–. Per denominare i composti ionici binari costituiti da un catione metallico con due numeri di ossidazione la I.U.P.A.C ha adottato anche la nomenclatura Stock, questa non utilizza i prefissi e si limita ad indicare accanto al nome dell’elemento meno elettronegativo il valore assoluto del numero di ossidazione in numeri romani.

Composti ternari. Per il nome I.U.P.A.C degli idrossidi si precisa il numero degli ioni idrossido OH– con i prefissi mono–, di–, tri–, tetra–, o con la notazione Stock. Il nome I.U.P.A.C degli ossiacidi è poco utilizzato. Per il nome I.U.P.A.C dei sali si usa generalmente la notazione tradizionale sostituendo le desinenze –oso e –ico con la notazione Stock Per i sali acidi e basici si sostituiscono i termini monoacido… e monobasico… con i termini idrogeno, diidrogeno, triidrogeno e idrossido, diidrossido e triidrossido.

Ossidi. Gli ossidi sono composti chimici binari in cui uno (o più) atomo di ossigeno (con n.o. = –2) lega con uno (o più) atomo di un metallo o non–metallo. Nel primo caso si parla si ossidi basici, nel secondo di ossidi acidi o anidridi.
Per gli ossidi basici, la nomenclatura tradizionale propone il termine Ossido seguito da complemento di specificazione e il nome del metallo preso in considerazione. Ad esempio:
Li2O prende il nome di ossido di litio
Al2O3 prende il nome di ossido di alluminio
Se lo stesso metallo forma più di un composto con l'Ossigeno, allora bisogna prendere in considerazione il variare del numero di ossidazione (o valenza) del metallo stesso nei suoi diversi composti.
Nel composto con il numero di ossidazione del metallo minore, la nomenclatura tradizionale prevede il termine Ossido seguito dal nome del metallo con suffisso –oso.
Nel composto con il numero di ossidazione del metallo maggiore, la nomenclatura tradizionale prevede il termine Ossido seguito dal nome del metallo con suffisso –ico. Ad esempio:
FeO [n.o. +2] prende il nome di ossido ferroso
Fe2O3 [n.o. +3] prende il nome di ossido ferrico

Per gli ossidi basici, la nomenclatura IUPAC propone in alternativa di aggiungere un prefisso per ogni termine del composto che indichi il numero di atomi dell'elemento nella molecola. Tali prefissi sono di derivazione greca (di–, tri–, tetra–, penta–, ecc.). Ad esempio:
Li2O prende il nome di ossido di dilitio
Al2O3 prende il nome di triossido di dialluminio
FeO prende il nome di ossido di ferro
Fe2O3 prende il nome di triossido di diferro

Per gli ossidi acidi, la nomenclatura tradizionale si attiene alle regole adottate per gli ossidi basici, purché il composto reagendo con l'acqua non produca un acido. In tal caso, anziché ossido di, il termine viene sostituito con anidride. Qualora i composti fossero più di due (fino ad un massimo di quattro), si adotta la regola secondo la quale: i due composti con numero di ossidazione minore hanno suffisso –oso e in particolare il minimo (generalmente +1) avrà anche prefisso ipo–; mentre quelli con numero di ossidazione maggiore hanno suffisso –ico e in particolare il massimo (generalmente +7) avrà anche prefisso per–. Ad esempio:
Cl2O prende il nome di anidride ipoclorosa [reagisce con H2O per produrre HClO]
Cl2O3 prende il nome di anidride clorosa [reagisce con H2O per produrre HClO2]
Cl2O5 prende il nome di anidride clorica [reagisce con H2O per produrre HClO3]
Cl2O7 prende il nome di anidride perclorica [reagisce con H2O per produrre HClO4]
L’idrogeno forma con l’ossigeno un ossido (H2O) chiamato acqua.
Il carbonio forma con l’ossigeno due ossidi, ma si usa il nome anidride sono per il numero di ossidazione 4.
Lo zolfo forma due ossidi con i numeri di ossidazione 4 e 6.
L’azoto forma due ossidi acidi con i numeri di ossidazione 3 e 5:
N2O prende il nome di ossido di diazoto o protossido d’azoto (nome comune)
NO prende il nome di monossido di azoto
N2O3 prende il nome di triossido di diazoto o anidride nitrosa [reagisce con H2O per produrre HNO2]
N2O4 prende il nome di tretrossido di diazoto o ipoazotite (nome comune)
N2O5 prende il nome di pentossido di diazoto o anidride nitrica [reagisce con H2O per produrre HNO3]
N.B. Gli elementi della serie di transizione formano ossidi basici e quindi idrossidi negli stati di ossidazione bassi, mentre formano anidridi e quindi acidi negli stati di ossidazione alti.
Ossidi del Cromo: il loro comportamento chimico varia a seconda nel numero di ossidazione, con n.o. 2 l’ossido ha comportamento metallico, con n.o. 3 ha comportamento anfotero (metallico o non metallico a seconda se è trattato con una base o con un acido, un ossido anfotero reagendo con una base ha un comportamento acido, reagendo con un acido ha un comportamento basico), con n.o. 6 ha comportamento non metallico:
CrO è l’ossido cromoso
Cr2O3 è l’ossido cromico
Cr2O6 o CrO3 è l’anidride cromica
Ossidi del Manganese: il loro comportamento chimico varia a seconda nel numero di ossidazione, con n.o. 2 e 3 l’ossido ha comportamento metallico, con n.o. 4 ha comportamento anfotero, con n.o. 6 e 7 ha comportamento non metallico (per il n.o. 7 si usa il prefisso per–).

Perossidi. Gli I perossidi sono composti chimici binari in cui due atomi di ossigeno (con stato di ossidazione –1) sono legati insieme e con un (o più) atomo di un metallo o non–metallo. Ad esempio:
Li2O2 prende il nome di perossido di dilitio
H2O2 prende il nome di perossido di idrogeno o acqua ossigenata (nome comune)

Idruri. Gli idruri metallici sono composti chimici costituiti di un (o più) atomo di metallo e di un (o più) atomo di idrogeno con n.o.= –1.
Per la nomenclatura degli idruri si adotta lo stesso metodo utilizzato per gli ossidi, con la sola differenza che il termine ossido di si sostituisce con idruro di. Ad esempio:
CuH2 prende il nome di idruro rameico o di idruro di rame
FeH2 prende il nome di idruro ferroso o diidruro di ferro

Idrossidi. Gli idrossidi sono composti chimici generalmente ottenuti per idratazione di un ossido basico. Pertanto si costituiscono di un (o più) atomo di metallo e tanti gruppi ossidrili (OH–) quanto il suo numero di ossidazione.
Per la nomenclatura degli idrossidi si adotta lo stesso metodo utilizzato per gli ossidi, con la sola differenza che il termine ossido di si sostituisce con idrossido di. Ad esempio:
LiOH prende il nome di idrossido di litio
Al(OH)3 prende il nome di idrossido di alluminio o tridrossido di alluminio
Fe(OH)3 prende il nome di idrossido ferrico o triidrossido di ferro
Fe(OH)2 prende il nome di idrossido ferroso

Acidi. Gli acidi sono composti chimici in cui un (o più) atomo di Idrogeno lega con un (o più) atomo di un non–metallo e/o con un (o più) atomo di Ossigeno. Nel primo caso si parla di idracidi, nel secondo di ossoacidi. Gli ossoacidi si possono generalmente ottenere per idratazione delle anidridi.
Per gli idracidi, la nomenclatura tradizionale prevede il termine Acido seguito dal nome del non–metallo con desinenza in –idrico. Per esempio:
HCl prende il nome di acido cloridrico
HBr prende il nome di acido bromidrico
H2S prende il nome di acido solfidrico
La nomenclatura IUPAC propone, in alternativa, che il nome del non–metallo con desinenza rigorosamente in –uro sia seguito dal termine di idrogeno. Per esempio:
HCl prende il nome di cloruro di idrogeno
HBr prende il nome di bromuro di idrogeno



Idruri covalenti del III, IV e V gruppo. Questi composti sono più noti con i nomi correnti
B2H6 Borano PH3 Fosfina
CH4 Metano AsH3 Arsina
SiH4 Silano SbH3 Stibina
NH3 Ammoniaca

Per gli ossiacidi, la nomenclatura tradizionale prevede l'accostamento del termine Acido con la seconda parte del nome della corrispettiva anidride. Per esempio:
HClO prende il nome di acido ipocloroso [deriva dall'anidride ipoclorosa + H2O]
HClO4 prende il nome di acido perclorico [deriva dall'anidride perclorica + H2O]
H2CO3 prende il nome di acido carbonico [deriva dall'anidride carbonica + H2O]
H2SO4 prende il nome di acido solforico [deriva dall'anidride solforica + H2O]
H2SO3 prende il nome di acido solforoso [deriva dall'anidride solforosa + H2O]
Alcune anidridi possono addizionare più di una molecola di H2O dando origine ad acidi diversi ma con lo stesso numero di ossidazione del non–metallo centrale per cui i prefissi –ico e –oso e gli eventuali suffissi per– ed ipo– sussistono, ma si aggiunge un ulteriore suffisso che indica il numero di molecole di acqua addizionate:
meta– per 1 H2O; piro– per 2 H2O; orto– (che costituisce il caso comune, quindi puà essere omesso) per 3 H2O, per le anidridi di boro, fosforo ed arsenico.
meta– per 1 H2O; orto– (che costituisce il caso comune, quindi puà essere omesso) per 2 H2O, per l’anidride del silicio (la silice).
meta– per 1 H2O; meso– per 3 H2O; orto– (che costituisce il caso comune, quindi puà essere omesso) per 5 H2O, per lo iodio.
Ad esempio:
P2O5 + H2O = H2P2O6 = HPO3 è l’acido metafosforico
P2O5 + 2 H2O = H4P2O7 è l’acido pirofosforico
P2O5 +3 H2O = H6P2O8 = H3PO4 è l’acido ortofosforico

Peossoacidi. Sono ancora comèposti ternari H–non metallo–O, e si ottengono dalle corrispondenti anidridi per aggiunta di H2O2 anziché di acqua.
H2SO5 prende il nome di acido perossosolforico [deriva dall'anidride solforica SO3 + H2O2]
H2S2O8 prende il nome di acido perossodisolforico [deriva da 2 SO3 + H2O2]. N.B.: i coefficienti non sono stati sempilificati a HSO4 proprio perché è una specie perossidica!

Sali. I sali sono composti chimici in cui un (o più) atomo di un metallo lega con un atomo di un non–metallo e/o con un (o più) atomo di ossigeno. Nel primo caso si parla di aloidi o sali binari, nel secondo di ossisali o sali ternari. I sali si possono generalmente ottenere per reazione tra acidi e idrossidi.
Per i sali binari, la nomenclatura tradizionale propone che il nome del nonmetallo con desinenza in –uro sia seguita da complemento di specificazione e nome del metallo o dal nome del metallo con suffisso e/o prefisso adeguato secondo il suo n.o.
Se i sale contiene ancora idrogeno (derivante dall’acido) è un sale acido e si aggiunge un suffisso (monoidrogeno–, diidrogeno–, etc.) presenti, oppure si aggiunge il termine acido (monoacido, di acido, etc.) per specificare il numero di atomi H ancora. Per i sali acidi derivanti da acidi con 2 atomidi di idrogeno, si può ancora utilizzare la vecchia nomenclatura, ovvero il suffisso bi–. Per esempio:
NaCl prende il nome di cloruro di sodio
Cu2S prende il nome di solfuro rameoso
CuS prende il nome di solfuro rameico
CuHS prende il nome di solfuro acido rameoso o idrogenosolfuro rameoso o bisolfuro rameoso

Per i sali ternari, la nomenclatura tradizionale propone l'accostamento di due termini: il primo deriva dall'anione dell'acido, in particolare se il suffisso era –oso, nel sale sarà –ito mentre se era –ico, nel sale sarà –ato; il secondo deriva dall'idrossido, nel forma in cui appariva il solo metallo. Per i sali acidi vale quanto detto sopra. Per esempio:
LiClO2 prende il nome di clorito di litio
Fe(ClO4)3 prende il nome di perclorato ferrico
Na2CO3 prende il nome di carbonato di sodio
NaHCO3 prende il nome di idrogenocarbonato di sodio o carbonato acido di sodio o bicarbonato di sodio
CuSO4 prende il nome di solfato rameico
Cu(HSO4)2 prende il nome di solfato acido rameico o idrogenosolfato rameico o bisolfato rameico
AlPO4 prende il nome di ortofosfato di alluminio
Al2(HPO4)3 prende il nome di ortofosfato acido di alluminio o monoidrogenoortofosfato di alluminio
Al(H2PO4)3 prende il nome di ortofosfato di acido di alluminio o diidrogenoortofosfato di alluminio
Ma Na(H2PO2) è semplicemente l’ipofosfito di sodio, poiché i due atomi H ancora presenti non sono “acidi”, cioè non possono essere allontanati in quanto legati direttamente al fosforo.
LE FORMULE CHIMICHE
Il numero di ossidazione (n.o.) di un atomo in un composto indica la carica formale che esso avrebbe se gli elettroni di legame fossero assegnati all’atomo più elettronegativo.
Per assegnare il numero di ossidazione ad un atomo bisogna seguire le seguenti regole:
• Gli atomi di un elemento (Na, C, H2…) hanno numero di ossidazione 0.
• L’idrogeno ha numero di ossidazione +1, tranne negli idruri ionici dove ha numero di ossidazione –1 perché è più elettronegativo degli elementi del I e II gruppo.
• L’ossigeno ha numero di ossidazione –2, tranne nei perossidi e nel difloruro di ossigeno (OF2). Nei perossidi (H2O2) il doppietto elettronico è esattamente condiviso tra i due atomi di ossigeno e un solo doppietto elettronico è spostato verso l’ossigeno, che ha quindi numero di ossidazione –1. Nel difloruro di ossigeno l’ossigeno ha numero di ossidazione +2, perché il fluoro è l’unico elemento più elettronegativo dell’ossigeno.
• In ogni molecola la somma algebrica dei numeri di ossidazione degli atomi che la costituiscono è sempre uguale a 0.
• In un composto ionico costituito da ioni monoatomici il numero di ossidazione di ogni ione è pari carica dello ione stesso.
• In uno ione poliatomico la somma algebrica dei numeri di ossidazione degli atomi è uguale alla carica dello ione.

Esempi:
H3PO4 --> H = +1, O = –2, P = x
0 = 3×(+1) + x + 4×(–2); x = +5
KHSO4 --> K = +1, H = +1, O = –2, S = x
0 = +1+1 + x + 4×(–2); x = +6
Cr2O72– --> O = –2, Cr = x
–2 = 2 x + 7×(–2); x = +6

Ogni composto molecolare o ionico è rappresentabile da una formula costituita da simboli e da indici, che indicano quanti e quali atomi o ioni sono presenti nella formula.
Molecola. Si definisce molecola la più piccola unità strutturale di un composto chimico (non ionico) che può esistere allo stato libero e che ne mantiene le medesime proprietà chimiche. Può essere monoatomica, cioè costituita da un solo atomo (è il caso dei cosiddetti gas nobili elio, argon, xeno, neon), o poliatomica, cioè costituita da più atomi, uguali o diversi.
Una molecola poliatomica è elettricamente neutra ed è formata da atomi uniti da legami covalenti; a causa di ciò, i rapporti tra i numeri degli atomi degli elementi che la costituiscono sono espressi da numeri interi.
Ione. Una molecola o un atomo elettricamente carichi vengono detti ioni. Poiché hanno perso o guadagnato uno o più elettroni rispetto al normale. Gli ioni caricati negativamente sono conosciuti come anioni e quelli caricati positivamente sono chiamati cationi. Gli ioni possono essere monovalenti (indicati con una + o –), bivalenti (con due + o –) e trivalenti (con tre +). Poi gli ioni si dividono in monoatomici e poliatomici.
Per esprimere la formula di un composto si indica a sinistra il simbolo e il relativo numero di ossidazione dell’unità (atomo o ione monoatomico o poliatomico) positiva, a destra il simbolo e il numero di ossidazione dell’unità negativa; si calcolano quindi gli indici in modo da ottenere un complesso elettricamente neutro (in genere è sufficiente incrociare i numeri che indicano le cariche). Ad esempio: il composto ionico costituito da Al3+ e (NO3)–1 risulterà elettricamente neutro rappresentandolo con la formula Al(NO3)3.
Le formule hanno un significato assolutamente universale e la loro “lettura”, permette una comunicazione biunivoca e condivisa da tutti. Le formule chimiche possono essere di vario tipo:
• La formula minima indica solo il rapporto di combinazione tra gli atomi (per es.: CH2O).
• La formula molecolare indica anche il numero dei singoli atomi che costituiscono la molecola (per es.: C2H4O2).
• La formula di struttura indica inoltre come gli atomi sono legati fra loro e dà perciò indicazioni sul comportamento chimico della molecola (per es.: CH3COOH, acido acetico); solo a questo punto possiamo sapere di che molecola si tratta e talvolta neppure questo è sufficiente.
(anche in sede d'esame con gli sms!!!)
ESERCIZI


Scrivere le formule dei seguenti composti:
a. Ossido di cromo (III)
b. Idrogenosolfuro di ammonio
c. Nitrato di bario
d. Perclorato di alluminio
e. Nitrito di cobalto (II)
f. Cianuro di rame (I)
g. Idrossido di rame (II)
h. Idruro di litio
i. Ioduro di idrogeno
j. Solfito di bario
k. Solfato di potassio
l. Fosfato di calcio
m. Carbonato di sodio
n. Idrogenosolfato di magnesio
o. Bromuro di platino(II)
Attribuire la corretta nomenclatura ai seguenti composti:
a. HgCl2
b. HCN
c. PH3
d. NH3
e. MnO3
f. KClO2
g. Mg(ClO)2
h. BaO2
i. Co(NO3)2
j. O3
k. SiC
l. BaH2
m. NaH2PO4
n. HCl
o. HIO4
Qualora in un anione contentente un atomo di ossigeno per sostituzione un atomo di zolfo ne prendesse il posto, lo ione assume il prefisso tio– nel proprio nome. Ad esempio:
CNO– [ione cianato] => [CNS– prende il nome di ione tiocianato]
SO4= [ione solfato] => [S2O3= prende il nome di ione tiosolfato]

Qualora un anione contenga un atomo di ossigeno in più, lo ione assume il prefisso perosso– o per– nel proprio nome. Ad esempio:
SO4= [ione solfato] => [SO5= prende il nome di ione perossosolfato o persolfato]

Qualora un anione contenga 2 atomi di non–metallo e un numero di atomi di ossigeno doppio –1, lo ione assume il prefisso di– nel proprio nome. Ad esempio:
SO4= [ione solfato] => [S2O7= prende il nome di ione disolfato]
CrO4= [ione cromato] => [Cr2O7= prende il nome di ione dicromato]

Qualora un anione contenga 2 atomi di non–metallo e un numero di atomi di ossigeno doppio, lo ione assume il prefisso perossodi– nel proprio nome. Ad esempio:
SO4= [ione solfato] => [S2O8= prende il nome di ione perossodisolfato]

In alternativa, per gli ossisali, la nomenclatura IUPAC prevede che il primo termine, il quale deriva dall'anione dell'acido con desinenza rigorosamente in –ato, sempre seguito dal numero di ossidazione del nonmetallo, sia seguito da complemento di specificazione e il nome del metallo, seguito dal numero di ossidazione dello stesso (in numero romano chiuso tra parentesi) qualora ci fossero possibilità di incertezza. Per esempio:
LiClO2 prende il nome di diossoclorato (III) di litio
Fe(ClO4)3 prende il nome di tetraossoclorato (VII) di ferro (III)
Na2CO3 prende il nome di triossocarbonato (IV) di sodio
CuSO4 prende il nome di tetraossosolfato (VI) di rame (II)

Sali doppi. I sali doppi sono composti chimici in cui più atomi di un metalli diversi legano con lo stesso atomo di un non–metallo e/o con un (o più) atomo di ossigeno. Per questi si aggiunge l’aggettivo doppio prima di specificare i nomi di entrambi gli elementi metallici. Ad esempio:
NaKCO3 è il carbonato doppio di sodio e potassio

Sali idrati. Sale • nH2O nome del sale (mono–), di–, tri–…idrato
Sono sali che contengono acqua cristallizzata, il numero di molecole di acqua presenti nella formula del sale è precisato dai prefissi (mono–), di–, tri–, tetra–, penta–, esa–, epta–. Ad esempio, CuSO45H2O solfato rameico pentaidrato.

Ioni complessi. Gli ioni complessi prendono il nome dal metallo centrale al quale si aggiunge il suffisso –ato seguito dal numero di ossidazione del matallo stesso (tra parentesi tonde e in cifre romane), preceduto dal nome del gruppo legato al metallo al quale viene a sua volta aggiunto un prefisso che indichi il numero di gruppi nello ione. Tali prefissi sono di derivazione greca (di–, tri–, tetra–, penta–, ecc.). Ad esempio:
[Fe(CN)6]4– prende il nome di ione esacianoferrato (II)
[Fe(CN)6]3– prende il nome di ione esacianoferrato (III)

Eccezioni. Esistono alcuni composti che non sono quasi mai utilizzati con il proprio nome razionale, ma comunque unanimemente riconosciuti come tali. Essi sono:
O3 ozono
H2O acqua => H3O+ = H+ idrogenione o ione idrogeno o protone; OH– ossidrilione o ione ossidrile o idrossile
NH3 ammoniaca => NH2– ione amide; NH4+ ione ammonio
N2H4 idrazina
CH4 metano
PH3 fosfina => PH4+ ione fosfonio
AsH3 arsina
BH3 borano
B2H6 diborano
NO+ ione nitrosonio
NO2+ ione nitronio
BiO+ ione bismutile
VO+ ione vanadile
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