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Valeria Costantino » 3.Nomenclatura di composti molecolari e ionici


Composti chimici

La grande maggioranza degli elementi della tavola periodica (vedi II Lezione) esistono in combinazione chimica con altri elementi, formano, quindi dei composti.

Come detto nella I lezione, i composti possono essere ionici o covalenti. Le forze che tengono unite gli elementi di un composto sono dette legami chimici.

Composti chimici

In questa lezione impareremo a dare ad ogni composto un nome univoco, quello previsto dalla nomenclatura IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) e nomi d’uso, che spesso risalgono a prima che fosse nota la natura delle sostanze a cui si riferiscono, ma che per composti molto comuni sono normalmente usati al posto dei nomi sistematici.

Esempi di nomi comuni sono acqua (H2O), ammoniaca (NH3), idrazina (N2H4), fosfina (PH3), acetilene (C2H2).

Studieremo innanzitutto la nomenclatura dei composti ionici, e poi quella dei composti molecolari.

Ioni, cationi ed anioni

  • Gli atomi di molti elementi possono cedere o acquistare elettroni nel corso di una reazione chimica e formare ioni.
  • Quando un atomo cede un elettrone esso possiede un numero di elettroni inferiore al numero di protoni, quindi acquista una carica positiva (catione).
  • Quando un atomo acquista uno o più elettroni, gli elettroni sono in numero maggiore dei protoni e si forma uno ione carico negativamente (anione).

Ioni, cationi ed anioni

In generale questo si può prevedere in base alle caratteristiche dell’elemento, ossia se è un metallo o un non-metallo.

I metalli in genere, nel corso di reazioni chimiche, cedono elettroni.

  • I metalli dei gruppi IA-IIIA formano ioni positivi con carica pari al numero del gruppo di appartenenza
  • Anche i metalli di transizioni formano cationi, ma il loro comportamento non è facilmente prevedibile.

I non-metalli in genere, nel corso di reazioni chimiche, acquistano elettroni.

  • I non metalli formano ioni a carica negativa pari ad 8 meno il numero del gruppo di appartenenza.

Nomenclatura dei composti ionici: i cationi

La nomenclatura degli ioni positivi è piuttosto semplice, poiché il nome si ottiene facendo precedere al nome dell’elemento la parola ione.

Quindi abbiamo:

  • Ione sodio: Na+
  • Ione potassio: K+
  • Ione magnesio: Mg2+
  • Ione calcio: Ca2+
  • Ione alluminio: Al3+

Va anche ricordato un catione poliatomico molto comune, lo ione ammonio NH4+.

Nomenclatura dei composti ionici: i cationi

Alcuni elementi, tuttavia, formano più di uno ione positivo, e nasce il problema di distinguerli. Si usano allora un numero romano tra parentesi tonda che indica la carica dello ione:

  • Ione rame (I): Cu+
  • Ione rame (II): Cu2+
  • Ione ferro (II): Fe2+
  • Ione ferro (III): Fe3+
  • Ione cromo (II): Cr2+
  • Ione cromo (III): Cr3+

Nomenclatura dei composti ionici: i cationi

Un metodo più antico, ma ancora oggi usato, consiste nell’assegnare il suffisso -oso allo ione a carica minore, e il suffisso -ico allo ione a carica maggiore.


Nomenclatura dei composti ionici: gli anioni

Nel caso degli ioni negativi, bisogna distinguere tra anioni monoatomici, e anioni poliatomici (che molto spesso sono ossianioni).

Il nome degli anioni monoatomici si ottiene aggiungendo al nome dell’elemento il suffisso -uro:

  • Ione fluoruro: F
  • Ione cloruro: Cl
  • Ione bromuro: Br
  • Ione ioduro: I
  • Ione solfuro: S2–
  • Ione azoturo: N3
  • Ione idruro : H-

Esiste però lo Ione ossido: O2–

Poiché F, Cl, Br e I fanno parte del gruppo degli alogeni, i rispettivi anioni F, Cl, Br e I sono detti alogenuri.

Nomenclatura dei composti ionici: gli anioni

Gli anioni poliatomici sono formati da due o più atomi e l’insieme possiede una carica elettrica.

N.B. Unico catione poliatomico è lo ione ammonio NH4+


Nomenclatura dei composti ionici: gli anioni

Gli ossianioni derivano dagli ossiacidi per perdita di 1 o più H+


Nomenclatura dei composti ionici: gli anioni

Se gli ossiacidi non perdono tutti gli idrogeni, otteniamo ioni che contengono idrogeno, come:

Ione idrogenosolfato (o ione bisolfato)                  HSO4
Ione idrogenosolfito (o ione bisolfito)                    HSO3
Ione idrogenocarbonato (o ione bicarbonato):       HCO3
Ione idrogenofosfato (non c’è altro nome):             HPO42–
Ione diidrogenofosfato (non c’è altro nome):          H2PO4

Nomenclatura dei composti ionici: gli anioni

Nomi tradizionali degli anioni ammessi dalla IUPAC insieme a quelli dell’acido corrispondente.


Nomenclatura dei composti ionici

Una volta che si è determinato il nome del catione e dell’anione, il nome del composto ionico si ottiene semplicemente scrivendo: (anione) di (catione).

Per esempio:

  • Solfato di sodio: Na2SO4
  • Cloruro di potassio: KCl
  • Idrogenosolfito di ammonio: NH4HSO3
  • Perclorato di ferro (II): Fe(ClO4)2
  • Bicarbonato di sodio: NaHCO3
  • Idrogenofosfato di ferro (III): Fe2(HPO4)3

In alternativa, si può dire: sodio solfato, potassio cloruro, ecc.

Nomenclatura dei composti ionici

In ogni caso nella formula il numero delle cariche positive dei cationi deve essere pari al numero di cariche negative degli anioni, ma il numero di cationi e di anioni non compare nel nome.

Alcuni composti ionici danno cristalli che contengono acqua in proporzione definita, detta acqua di cristallizzazione. Questi sali si dicono sali idrati, la loro formula può essere scritta:

CuSO4• 5 H2O

e il loro nome è del tipo: solfato di rame (II) pentaidrato.

Nomenclatura dei composti ionici

Da ricordare:

  • Scrivere le formule dei composti ionici richiede la conoscenza dei cationi e degli anioni più comuni.
  • La carica degli ioni monoatomici è spesso correlata alla posizione dell’elemento nella tavola periodicaNel caso di anioni poliatomici, formula e carica va ricordata a memoria o dedotta dall’acido di provenienza.
  • La formula di un composto ionico va scritta mettendo sempre prima il catione e poi l’anione.
  • L’errore più comune nello scrivere composti ionici deriva dalla non conoscenza della carica degli ioni.

Nomenclatura dei composti ionici: test di verifica

Indicare la formula corrispondente al: floruro di stagno (II)

Come ragionare:

  1. Lo stagno II corrisponde a Sn2+ ,lo ione floruro è F-.
  2. Due ioni floruro saranno necessari per neutralizzare il catione stagno bivalente.
  3. Il floruro di stagno avrà la seguente formula: SnF2, nome comune : floruro stannoso.

Quale sarà la formula del floruro stannico?

Nomenclatura dei composti ionici: test di verifica

Dare il nome IUPAC ai seguenti composti ionici:

  • CdI2
  • AgCl
  • SnBr2
  • FeF3
  • (NH4)3PO4
  • Al(OH)3
  • CoSO4
  • KH2PO4
  • Ca(ClO)2

Proprietà dei composti ionici

Gli ioni positivi e negativi nei composti ionici sono tenuti insieme da forze di natura elettrostatica regolate dalla legge di Coulomb.

  • Tale legge enuncia che la forza di attrazione tra ioni di carica opposta aumenta all’aumentare della carica degli ioni e diminuisce con l’aumentare della distanza tra i nuclei degli ioni.
  • I composti ionici non sono costituiti da una singola coppia o da un numero limitato di ioni positivi o negativi, ma la formula esprime il rapporto minimo tra catione ed anione di un composto ionico.

Proprietà dei composti ionici

Un cristallo di NaCl è costituito, ad esempio, da un reticolo tridimensionale di ioni sodio e ioni cloruro nel rapporto di 1: 1.

Maggiore sarà la forza di attrazione tra ioni di carica opposta maggiore sarà l’energia necessaria per provocare la fusione, pertanto l’Al2O3 fonde ad una temperatura molto più alta di NaCl (perchè?)


Come stabilire se un composto è ionico

Non esiste un metodo sempre valido per decidere se un composto è ionico, ma bisogna tener presente che:

  • La maggior parte dei composti contenenti metalli sono ionici.
  • Se nel composto non è presente un metallo il composto nonè ionico ad eccezione di composti contenenti ionipoliatomici formati da un non-metallo, ad es. NH4Cl oNH4NO3.

Nomenclatura dei composti molecolari

Consideriamo i composti binari formati da due non metalli (composti binari).

  • L’idrogeno forma composti binari con tutti i non metalli, escluso i gas nobili.
  • Nei composti con l’ossigeno, lo zolfo e gli alogeni, l’atomo di H viene scritto per primo nella formula, es. HF (floruro di idrogeno), HCl, H2S.

Tutti i composti molecolari binari dei non metalli sono una combinazione tra gli elementi dei gruppi 4A-7A, o tra tali elementi e l’idrogeno.


Obiettivi della III lezione

Dopo aver studiato questa prima lezione bisogna essere capaci di:

  • Dare una definizione di : composto ionico e composto molecolare.
  • Assegnare il nome IUPAC a composti ionici e molecolari.
  • Scrivere la formula di un composto ionico o molecolare a partire dal nome sistematico o da quello d’uso.

Si consiglia di esercitarsi utilizzando il Test riportato nel materiale supplementare.

I materiali di supporto della lezione

Test

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