La nomencLatura chimica
La nomenclatura chimica permette di identificare i composti mediante un nome specifico, che si definisce a partire dalla formula della sostanza.
Alcuni composti sono indicati prevalentemente con il loro nome comune, per esempio l’acqua (H2O) e l’am- moniaca (NH3). Nella maggior parte dei casi però per attribuire il nome ai differenti composti si utilizzano al- cune regole codificate.
ElEmEnto RadicE dEl nomE
Idrogeno idr-
Fluoro fluor-
Cloro clor-
Bromo brom-
Iodio iod-
Zolfo solf-
Selenio seleni-
Azoto nitr-
Fosforo fosf-
Carbonio carb- o carbon-
Silicio silic-
Boro bor-
I sistemi di nomenclatura
I principali sistemi di nomenclatura sono: la nomenclatura tradizionale e quella IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry, Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata).
La nomenclatura tradizionale, spesso ambigua e fon- te di confusione, è basata principalmente sulla divisione degli elementi in metalli e non metalli e tiene conto dello stato di ossidazione degli atomi che formano la molecola.
La nomenclatura IUPAC è basata sulle regole redatte dalla IUPAC nel 1959, riviste nel 1971 e nel 1990; essa ci consente di evidenziare, in modo chiaro e immediato, la relazione fra il nome di un composto e la sua formula chimica.
La nomenclatura dei composti binari
I composti binari sono formati da due elementi chimici e possono essere raggruppati nei:
composti ionici, costituiti da un catione metallico (che si scrive per primo nella formula chimica) e da un anione non metallico (per es. il cloruro di sodio, NaCl);
composti molecolari, che comprendono gli ossidi acidi (chiamati anidridi nel linguaggio tradizionale), gli idracidi e gli idruri covalenti.
I sali binari
Le formule di questi composti ionici comprendono una parte metallica (la prima) e una non metallica (la se- conda).
Nella nomenclatura IUPAC, gli anioni monoatomici prendono il suffisso -uro al nome del non metallo da cui derivano.
F– Cl– Br– I– S2– N3–
fluoruro cloruro bromuro ioduro solfuro nitruro
Nella denominazione di questi composti, contrariamente a quanto accade nella formula, il nome dello ione po- sitivo segue quello dell’anione.
FoRmula nomE
NaCl cloruro di sodio
CaS solfuro di calcio
NaH idruro di sodio
Se i due elementi si combinano in modi diversi, usiamo i prefissi mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, esa-, epta- a seconda del numero di atomi che entrano a far parte del composto.
Come possiamo vedere nella tabella seguente, il suffisso -uro segue il nome dell’anione, che a sua volta è prece- duto dal prefisso che indica il numero degli atomi presenti nella formula.
FoRmula nomE tRadizionalE nomE iuPac FeCl2 cloruro ferroso dicloruro di ferro
FeCl3 cloruro ferrico tricloruro di ferro Al2S3 solfuro di alluminio trisolfuro di dialluminio
CuCl cloruro rameoso monocloruro di rame
CuCl2 cloruro rameico dicloruro di rame
Per esempio in Fe2S3 l’anione è solfuro e gli atomi di zolfo sono tre: il nome quindi sarà trisolfuro, dove il prefisso tri- si riferisce ai tre atomi di zolfo. Poiché allo zolfo sono legati due atomi di ferro si aggiungerà di diferro, dove il prefisso di- indica la presenza dei due atomi di ferro.
Nel caso dei sali binari è ancora in uso la nomenclatura tradizionale che utilizza i suffissi -oso e -ico per indicare rispettivamente lo stato di ossidazione minore e quello maggiore dei cationi metallici.
I possibili stati di ossidazione degli elementi chimici si trovano sulla tavola periodica. Consideriamo per esempio i due cloruri del rame.
Nel caso di CuCl, il rame presenta stato di ossidazione +1; dato che secondo la tavola periodica il rame può avere anche stato di ossidazione +2, nella molecola di CuCl il rame presenta lo stato di ossidazione inferiore;
il nome tradizionale sarà perciò cloruro rameoso (cloruro + nome del catione con suffisso -oso).
Nella molecola CuCl2, invece, lo stato di ossidazione del rame è +2, ovvero lo stato di ossidazione maggiore fra quelli possibili: il nome della molecola sarà quindi cloruro rameico (cloruro + nome del catione con suf- fisso -ico).
Analogamente, i due cloruri del ferro si chiamano cloruro ferroso e cloruro ferrico.
I composti binari dell’ossigeno
L’ossigeno forma composti chiamati ossidi. In essi, l’ossigeno ha sempre stato di ossidazione –2. L’unica eccezione è costituita dal composto OF2, che non è un ossido ma un fluoruro, nel quale O ha stato di ossidazione +2 (il fluoro è l’unico elemento più elettronegativo dell’ossigeno).
Nella formula degli ossidi si scrive mettendo sempre l’ossigeno a destra, preceduto dall’altro elemento. Nella tabella seguente, in base alla valenza dell’elemento E generico, indichiamo alcune formule degli ossidi e alcuni esempi.
Stato di oSSidazionE dEll’atomo E FoRmula gEnERica ESEmPio nomE iuPac
1 E2O Na2O ossido di sodio
2 EO MgO ossido di magnesio
3 E2O3 Al2O3 triossido di dialluminio
4 EO2 CO2 diossido di carbonio
5 E2O5 V2O5 pentossido di divanadio
La nomenclatura IUPAC utilizza il termine ossido preceduto dai prefissi mono-, di-, tri- ecc. in base al numero di atomi di ossigeno presenti nella molecola. A tale termine seguono di e il nome del catione preceduto da un pre-
La nomenclatura tradizionale distingue gli ossidi dei metalli (ossidi basici) da quelli dei non metalli (ossidi acidi) e utilizza regole diverse nei due casi.
Nella seguente tabella riportiamo alcuni esempi di ossidi basici e i relativi nomi, utilizzando sia la nomenclatura IUPAC sia quella tradizionale.
ElEmEnto Stato di oSSidazionE FoRmula nomE tRadizionalE nomE iuPac
Cu +1
+2 Cu2O
CuO ossido rameoso
ossido rameico ossido di dirame ossido di rame
Sn +2
+4 SnO
SnO2 ossido stannoso
ossido stannico ossido di stagno diossido di stagno
Fe +2
+3 FeO
Fe2O3 ossido ferroso
ossido ferrico ossido di ferro triossido di diferro
Come vediamo nella tabella, secondo la nomenclatura tradizionale si utilizza il suffisso -oso quando il metallo ha stato di ossidazione minore e il suffisso -ico quando il metallo ha stato di ossidazione maggiore.
Nel caso degli ossidi acidi, la nomenclatura tradizionale utilizza il termine anidride al posto di ossido. Tale de- nominazione, molto comune in passato, non è più utilizzata in chimica, tranne che per i composti più noti come l’anidride solforosa o l’anidride carbonica.
Un tipo particolare di ossidi, i perossidi, contiene due atomi di ossigeno legati tra loro: O O oppure O2−2, dove l’ossigeno ha stato di ossidazione –1. In questi composti, l’atomo di ossigeno presente in più rispetto ai nor- mali ossidi tende a essere rilasciato facilmente.
La nomenclatura IUPAC, così come quella tradizionale, utilizza il termine perossido seguito dal nome dell’altro elemento: H2O2, perossido di idrogeno; Na2O2, perossido di sodio (un solido di colore giallo).
Il perossido di idrogeno, noto anche come acqua ossigenata, è un liquido che usiamo comunemente come disin- fettante proprio grazie alla sua capacità di liberare ossigeno, tossico per gli organismi patogeni.
ElEmEnto Stato di oSSidazionE FoRmula nomE tRadizionalE nomE iuPac
C +4
+2 CO2
CO anidride carbonica
ossido di carbonio diossido di carbonio monossido di carbonio
N
+1 +2 +3 +4 +4 +5
N2O NNO 2O3 NO2 N2O4 N2O5
protossido di azoto ossido di azoto anidride nitrosa ipoazotide o diossido di
azoto ipoazotide anidride nitrica
monossido di diazoto monossido di azoto
triossido di diazoto diossido di azoto tetrossido di diazoto pentossido di diazoto
P +3
+5 P2O3
P2O5 anidride fosforosa
anidride fosforica triossido di difosforo pentossido di difosforo
S +4
+6 SO2
SO3 anidride solforosa
anidride solforica diossido di zolfo triossido di zolfo
Cl
+1 +3 +4 +5 +7
Cl2O Cl2O3 ClO2 Cl2O5 Cl2O7
anidride ipoclorosa anidride clorosa diossido di cloro anidride clorica anidride perclorica
monossido di dicloro triossido di dicloro
diossido di cloro pentossido di dicloro
eptossido di dicloro
Cr +3
+6 Cr2O3
CrO3 ossido di cromo
anidride cromica triossido di dicromo triossido di cromo
I composti binari dell’idrogeno
Possiamo distinguere i composti binari dell’idrogeno in tre gruppi: idruri salini, idruri molecolari e idracidi.
Gli idruri salini sono composti dell’idrogeno con metalli fortemente elettropositivi, tipicamente i metalli del I e del II gruppo. La formula di questi composti si scrive mettendo sempre per primo l’altro elemento e poi l’idrogeno: LiH.
Gli idruri molecolari o covalenti sono composti dell’idrogeno con semimetalli e non metalli (IV, V, VI grup- po); esempi di tali composti sono il metano e l’ammoniaca. Anche in questo caso, nella formula scriviamo prima il nome dell’altro elemento e poi quello dell’idrogeno: CH4, NH3.
idRuRi Salini idRuRi covalEnti
Sono formati da un metallo + idrogeno. Non metallo o semimetallo + idrogeno.
Sono solidi (tranne GaH3 che è liquido). Sono gas, spesso infiammabili all’aria, o liquidi.
Hanno un’elevata percentuale di carattere ionico. Sono tutti covalenti, con molecole poco polari o apolari, tranne NH3 che è molto polare.
Tendono a reagire con l’acqua sviluppando idrogeno gassoso e lasciando una soluzione basica di idrossido del metallo.
A contatto con l’acqua reagiscono in modo vario; CH4, per esempio, non è solubile in acqua e non reagisce con essa.
La nomenclatura IUPAC di questi composti è unica: usiamo infatti il termine idruro preceduto dal prefisso mono-, di-, tri- ecc. (che indica il numero di atomi di idrogeno) seguito da di e dal nome dell’elemento lega- to all’idrogeno: tetraidruro di carbonio. Nella nomenclatura tradizionale, il termine idruro è seguito dal nome dell’altro elemento con il suffisso -oso oppure -ico a seconda dello stato di ossidazione. È importante ricordare che per molti idruri continuiamo a utilizzare il nome comune, il cui uso è permesso dalla IUPAC.
FoRmula caRattERiStichE nomE
tRadizionalE nomE comunE nomE iuPac
LiH solido, ionico idruro di litio idruro di litio
BaH2 solido, ionico idruro di bario diidruro di bario
AlH3 solido covalente continuo,
parzialmente ionico idruro di alluminio triidruro di alluminio
CH4 gas molecolare, infiammabile metano tetraidruro di carbonio
SiH4 gas molecolare, si incendia all’aria silano tetraidruro di silicio
NH3 gas molecolare, solubile in acqua ammoniaca triidruro di azoto
PH3 gas molecolare, si incendia all’aria fosfina triidruro di fosforo
Gli idracidi sono un piccolo gruppo di sei composti binari di natura molecolare, costituiti da idrogeno e da un non metallo.
La formula degli idracidi si scrive indicando sempre per primo l’atomo di idrogeno: HI, HF, HCl. Come dice il loro nome, questi composti hanno carattere acido.
La nomenclatura IUPAC denomina queste sostanze aggiungendo il suffisso -uro al nome del non metallo e ag- giungendo poi di idrogeno: ioduro di idrogeno, fluoruro di idrogeno, cloruro di idrogeno.
La nomenclatura dei composti ternari
I composti ternari sono formati dalla combinazione di tre differenti elementi. I principali composti ternari sono gli idrossidi, gli ossiacidi e i sali degli ossiacidi.
Gli idrossidi
Gli idrossidi sono composti di tipo ionico che otteniamo facendo reagire gli ossidi basici con l’acqua.
Il gruppo monovalente caratteristico degli idrossidi è l’ossidrile (OH) presente come ione idrossido (OH–).
Nella formula, il simbolo del metallo precede il gruppo ossidrile OH. Per i metalli bivalenti, trivalenti ecc., il gruppo OH si racchiude tra parentesi: Ca(OH)2 e non CaOH2.
La nomenclatura IUPAC assegna a questi composti il nome idrossido preceduto dal suffisso -mono, -di, -tri ecc. per indicare il numero di gruppi OH presenti nella molecola, seguito dal nome del catione, per esempio idrossido di sodio.
FoRmula nomE iuPac nomE tRadizionalE
HF fluoruro d’idrogeno acido fluoridrico
HCl cloruro d’idrogeno acido cloridrico
HBr bromuro d’idrogeno acido bromidrico
Hl ioduro d’idrogeno acido iodidrico
H2S solfuro di diidrogeno acido solfidrico
HCN cianuro d’idrogeno acido cianidrico
FoRmula nomE tRadizionalE nomE iuPac
Ca(OH)2 idrossido di calcio diidrossido di calcio
Fe(OH)2 idrossido ferroso diidrossido di ferro
Fe(OH)3 idrossido ferrico triidrossido di ferro
Sn(OH)2 idrossido stannoso diidrossido di stagno
Sn(OH)4 idrossido stannico tetraidrossido di stagno
Al(OH)3 idrossido di alluminio triidrossido di alluminio
Gli ossoacidi
Otteniamo gli ossoacidi facendo reagire l’acqua con gli ossidi acidi o anidridi. Secondo la nomenclatura tradi- zionale, ancora in uso, il nome di ciascun ossoacido deriva direttamente dalla corrispondente anidride.
L’unica differenza consiste nella sostituzione della parola anidride con acido; il suffisso terminale passa da femmi- nile a maschile.
La nomenclatura IUPAC chiama l’ossiacido con il nome del non metallo terminante in -ico indipendentemente dallo stato di ossidazione, che è indicato tra parentesi scritto in numeri romani. Il nome dell’elemento è prece- duto dal suffisso osso- che se necessario riporta anche il numero di atomi di ossigeno che compaiono nella mo- lecola; per esempio, acido diossonitrico.
Come gli idracidi, anche gli ossoacidi liberano ioni H+ quando vengono messi in soluzione acquosa.
È molto usata anche la nomenclatura tradizionale, che aggiunge il suffisso -idrico al nome del non metallo e lo fa precedere dal termine acido: acido iodidrico, acido fluoridrico, acido cloridrico.
I sali ternari
I sali ternari sono composti ionici che derivano dagli acidi per sostituzione di uno o più idrogeni con un catione metallico o con lo ione ammonio NH4+.
Per la nomenclatura tradizionale dei sali ternari valgono le seguenti regole:
se l’acido termina in -oso il sale assume il suffisso -ito;
se l’acido termina in -ico il sale assume il suffisso -ato.
Per esempio, dall’acido solforico (H2SO4) otteniamo i solfati. Al nome dell’anione segue poi quello del catione:
solfato di sodio. Se gli stati di ossidazione sono più di due utilizziamo, come per gli acidi, i prefissi ipo- e per-: ipo- clorito di sodio.
I sali binari derivano invece dagli idracidi per sostituzione di uno o più atomi di idrogeno. Ricordiamo che in questo caso il nome dell’acido termina in -idrico e il nome del sale assume il suffisso -uro (per esempio, dall’acido cloridrico HCl deriva il cloruro di sodio NaCl).
FoRmula Stato di oSSidazionE
dEl non mEtallo nomE tRadizionalE nomE iuPac
H2SO3 +4 acido solforoso acido triossosolforico(IV)
H2SO4 +6 acido solforico acido tetraossosolforico(VI)
HNO2 +3 acido nitroso acido diossonitrico(III)
HNO3 +5 acido nitrico acido triossonitrico(V)
H2CO3 +4 acido carbonico acido triossocarbonico(IV)
H3PO3 +3 acido fosforoso acido triossofosforico(III)
H3PO4 +5 acido fosforico acido tetraossofosforico(V)
HClO +1 acido ipocloroso acido ossoclorico(I)
HClO2 +3 acido cloroso acido diossoclorico(III)
HClO3 +5 acido clorico acido triossoclorico(V)
HClO4 +7 acido perclorico acido tetraossoclorico(VII)
