Chimica Generale e Inorganica

(1)

Chimica Generale e Inorganica

13. Nomenclatura in Chimica Inorganica

Diego Colombara

tel. 010353 6161/6083 [email protected]

(2)

What we saw last time

• BF

₃

vs. NH

₃

stesso numero di atomi, geometrie diverse!

• Valence shell electron pair repulsion theory

• Sequenza per la costruzione di formule di Lewis corrette

• Concetto di carica formale

• Concetto di numero sterico

• Ibridazioni atomiche vs. geometrie molecolari

• Focus su (orto)fosfato e ATP

• Geometrie intorno a un atomo in molecole biologiche

(3)

https://www.wooclap.com/MHBSSC

Recap quiz

(4)

La nomenclatura sottintende le proprietà chimiche

La

struttura del nome

(di idruri, idrossidi, ossidi, idracidi, ossoacidi, sali) è scelta in modo tale da essere

informativa

^.

Rispecchia pertanto la

periodicità

delle proprietà degli elementi. Alla radice della periodicità sta la configurazione elettronica, dalla quale dipende il

numero di possibili legami

che l’atomo di un elemento è in grado di instaurare con atomi dello stesso o di altri elementi. Dalla periodicità dipende poi l’

elettronegatività

degli atomi costituenti un composto.

Queste due informazioni portano rispettivamente ad enfatizzare, nel nome attribuito a un composto, i rapporti stechiometrici tra gli atomi e l’eventuale natura polare o ionica del legame (la direzione preferenziale del charge transfer, i.e. segno e modulo dei numeri di ossidazione).

(5)

5

La nomenclatura sottintende le proprietà chimiche

Z _eff aumenta lungo il periodo

Ricordiamo l’origine della rappresentazione che chiamiamo “tavola periodica”:

configurazioni elettroniche & periodicità nelle forze attrattive elettrone-nucleo

METALLI

(6)

Periodic table quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(7)

Composti binari

X-NON METALLO

NON METALLO-NON METALLO

METALLO- NON METALLO

X-OSSIGENO

METALLO - METALLO

Elementi generalmente posti in ordine alfabetico nella formula e nominati nello stesso ordine, includendo i coefficienti stechiometrici

Primo elemento nella

sequenza

Secondo elemento nella

sequenza

a b

Nome:

Ossido di [elemento] se n.o. (O) = -2 Perossido di [elemento] se n.o. (O) = -1 Superossido di [elemento] se n.o. (O) = -1/2

Formula

Nome: [Element]–uro di [Elemento]

X _a O _b

Sequenza per non metalli (E.N.):

B Si C Sb As P N H Te Se S I Br Cl O F Metallo a Non metallo b

Nome: [Non metall]–uro di [Metallo]

Formula

IUPAC: a e b vanno indicati con prefissi moltiplicatori (link)

(8)

H F H Cl H Br H I

Svante Arrhenius 1884

Nomenclatura degli Idracidi

Un acido ^{è una}

sostanza che disciolta in acqua rilascia H ⁺

(una base rilascia OH

^-

)

𝐻𝑋 _(𝑔) ⟶ 𝐻 ⁺ _𝑎𝑞 + 𝑋 _(𝑎𝑞) ⁻

A. fluoridrico

A. cloridrico

A. bromidrico

A. iodidrico

Alogenuri di idrogeno

(gas)

(9)

9

Mnemonic tip: formula-nome-elettronegatività

OF ₂

Si scrive così e si chiama

fluoruro di ossigeno

( e non F₂O o ossido di fluoro!)

perchè F è l’elemento

più elettronegativo

(ancor più di O)

(10)

IUPAC oxides quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(11)

ElettroNegatività 𝜒 secondo Pauling

H − F ^⟶

𝐸 _𝑑 = Energia di dissociazione

1111

Linus Pauling 1932

𝜒 _𝐻 − 𝜒 _𝐹 = 𝐸 _𝑑 𝐻𝐹 − 𝐸 _𝑑 𝐻 ₂ + 𝐸 _𝑑 𝐹 ₂ 2

- Riferimento: 𝜒

_𝐻

= 2.2 - Almeno ≥ 2 valori di 𝐸

_𝑑

per elemento

- Aggiornamento Allred

(12)

Trends

X

H

K F

Spostamento e

^-

Numero di ossidazione

Linus Pauling 1932

F

È la carica ipotetica

che l’atomo X avrebbe se tutti i suoi legami con atomi diversi fossero ionici*

*richiede conoscenza

delle 𝜒 in ballo + -

δ- δ+

Trasferimento e

^-

N.O.(F)=-1

+1 +1

+1 +2 +3 +4 ±3 ±2 -1 0

Il N.O. è zero per tutti gli atomi neutri e/o allo stato elementare, e.g. F₂, O₂, N₂,

S₈, P₄, C_∞, Na_∞, H₂, etc.

(13)

13

Z _eff varia lungo il periodo

…perchè variano configurazione elettronica e Z _eff

raggiungendo il massimo per i gas nobili:

“ottetto”!

He

Ne Ar

Periodicità del numero di ossidazione…

He Ne Ar Kr Xe

(14)

14 14

Regole sui numeri di ossidazione

1. Tutti gli atomi di un elemento nella struttura assunta allo stato elementare presentano un N.O. pari a zero

2. La somma dei numeri di ossidazione degli atomi che costituiscono la formula di un composto è sempre zero [N.O.(atomi componenti) = 0]

3. La somma dei numeri di ossidazione degli atomi che

costituiscono uno ione è uguale alla carica dello ione stesso.

[N.O.(atomi componenti) = carica ionica]

(Il N.O. coincide con la carica ionica per ioni monoatomici)

(15)

Oxidation number quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(16)

16 16

Notazione di Stock

^: nei nomi (quando è il caso) si indica con numeri romani (e 0) tra parentesi posposti al nome dell'elemento

Nomenclatura tradizionale

: si accorda la desinenza ico/oso

Nelle formule il N.O. viene indicato esplicitamente con numeri romani ad apice dell'elemento interessato solo se è necessario evidenzarlo:

E.g. Fe^IIO ossido di ferro(II) (leggi ferro due) ferroso Co₂^IIIO₃ ossido di cobalto(III) (leggi cobalto tre) cobaltico Se un elemento è presente in una specie chimica con N.O. diversi, si ripete il simbolo per ogni diverso stato di ossidazione:

Pb₂ÎIPbÎVO₄ ossido di Pb(II) e Pb(IV) FeÎIFe₂ÎIIO₄ ossido di Fe(II) e Fe(III)

Indicazione dei numeri di ossidazione

(17)

Stock notation quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(18)

Stock notation quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(19)

Composti ternari e a più componenti (ionici)

Catione poliatomico

Anione poliatomico

Anione OH^– Più cationi & Più anioni

Il nome dell’anione si costruisce mettendo in successione in ordine alfabetico dei nomi dei leganti (atomi o gruppi) generalmente con desinenza –O seguiti dal nome dell’atomo centrale o caratteristico con desinenza –ATO; e.g. clorosolfato SO₃Cl^-

Il catione (monoatomico) compare nella formula prima degli altri elementi e nel nome compare per ultimo col suo nome senza desinenze

Nome: [Anion]–ato di [catione]

Nome: idrossido Il nome del catione si

costruisce come nel caso dell’anione, ma nessuna desinenza viene aggiunta al nome dell’atomo centrale. I cationi derivati da idruri per aggiunta di un protone prendono la desinenza –ONIO; e.g. ammonio

Se nella formula ci sono più cationi e più anioni, essi vengono nominati di seguito in ordine alfabetico (per gli anioni: ognuno con la propria desinenza) (e.g. sali doppi).

N.B. Schema applicabile anche agli ossoacidi (nomenclatura IUPAC)

... –ato di idrogeno

(20)

Na(OH) K (OH)

Ca(OH) ₂ Sr (OH) ₂

Svante Arrhenius 1884

Nomenclatura degli idrossidi

Una base ^{è una}

sostanza che disciolta in acqua rilascia OH ^-

(un acido rilascia H

⁺

)

𝑋(𝑂𝐻) _𝑛(𝑠) ⟶ 𝑛𝑂𝐻 ⁻ _𝑎𝑞 + 𝑋 _(𝑎𝑞) ^𝑛+

di sodio

di potassio

di calcio

di stronzio

e.g.

Idrossido

…

(21)

𝐻 _𝑛 𝑋𝑂 _𝑧(𝑔) ⟶ 𝑛𝐻 ⁺ _𝑎𝑞 + 𝑋𝑂 _{𝑧(𝑎𝑞)} ^𝑛−

Composto che contiene O ^{, un} non metallo e almeno un atomo di H legato a O

(detto H acido)

In acqua rilasciano H

⁺

:

Recap sugli ossoacidi

21

X − O

H

δ-

δ+

(22)

22 22

Nomenclatura tradizionale degli ossoacidi

Se il non metallo ha un solo N.O. si usa la desinenza -ico:

+4 H₂CO₃ acido carbonico

+3 H₃BO₃ acido borico

Se il non metallo ha due possibili N.O. si usano le desinenze -oso ed -ico rispettivamente per N.O. minore e maggiore:

+3 HNO₂ acido nitroso +4 H₂SO₃ acido solforoso

+5 HNO₃ acido nitrico +6 H₂SO₄ acido solforico

Se il non metallo ha diversi possibili N.O. si usano, oltre alle desinenze -oso ed -ico, i prefissi ipo- e per- nel seguente ordine di N.O. crescente:

+1 HClO acido ipocloroso ipo- -oso

+3 HClO₂ acido cloroso -oso

+5 HClO₃ acido clorico -ico

+7 HClO₄ acido perclorico per- -ico

(23)

H₃BO₃ acido (orto)borico H₂SO₄ acido solforico +3 HBO₂ acido metaborico +6

H₄B₂O₅ acido diborico H₂S₂O₇ acido disolforico

Per alcuni elementi (P, As, B, S etc.) esistono acidi diversi nei quali il non metallo presenta lo stesso numero di ossidazione:

H₃PO₄ acido (ORTO)fosforico (ORTO)-

+5 HPO₃ acido METAfosforico META-

H₄P₂O₇ acido PIROfosforico o DIfosforico DI-

Conoscendo la forma ORTO di un acido si possono ricavare le formule degli altri due acidi con una semplice regola mnemonica:

META = ORTO – H

₂

O PIRO (o DI) = 2ORTO – H

₂

O

Il prefisso orto- è generalmente omesso. Al prefisso piro si preferisce il prefisso di- (ma acido pirofosforico oltre a difosforico è comunque accettato). Esempi:

(24)

24

₂^-_(aq)

+ H

₃

O

⁺_(aq)

Anche l’acido difosfonico H₄P₂O₅, forma piro dell’acido fosfonico, è un acido diprotico ed è quindi corretto indicarlo H₂P₂H₂O₅. È opportuno notare che spesso, purtroppo, vengono indicati come H₃PO₃, H₄P₂O₅ e H₃PO₂ e vengono usati i nomi tradizionali acido fosforoso, difosforoso e ipofosforoso rispettivamente.

24

(25)

Ossoacidi tradizionali quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(26)

Induction IUPAC quiz ossoacidi

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(27)

27 27

a) Secondo la IUPAC si ottiene aggiungendo la desinenza –ato nome dell’atomo centrale o caratteristico, citando per primi (con il nome “osso”) gli atomi di ossigeno a cui è legato ed indicando il numero di ossidazione dell’atomo centrale. Se l’anione contiene il gruppo O-O questo è indicato con il nome “perosso”. Se l’anione contiene atomi di zolfo in sostituzione di ossigeno questi sono indicati con il nome “tio”. Deve essere precisato il numero di ciascuna specie presente nella formula.

b) Nella nomenclatura tradizionale si ottiene aggiungendo al nome dell’atomo centrale o caratteristico desinenze (e in qualche caso prefissi) specifici (derivati dal corrispondente ossoacido).

ClO

₄^-

anione tetraossoclorato(VII) anione perclorato

OSSOANIONI

(28)

28 28

Il nome dei composti ionici si ottiene indicando il nome dell’anione seguito come specificazione dal nome del catione:

a) Nella nomenclatura IUPAC si specificano le proporzioni stechiometriche di anione e catione con prefissi numerali

b) Nella nomenclatura tradizionale il nome dell’anione è già costruito in modo che si possa risalire al N.O. dell’elemento centrale o caratteristico, e se necessario si specifica il N.O. del catione (con la notazione di Stock o con desinenze specifiche)

FeSO

₄

tetraossosolfato (VI) di ferro o tetraossosolfato di ferro solfato ferroso o solfato di ferro(II)

FeCl

₃

tricloruro di ferro o

cloruro ferrico o cloruro di ferro(III)

SALI

(29)

29

PEROSSOACIDI

Perossoacidi e perossidi sono caratterizzati da un

eccesso di ossigeno

rispetto a quello che compete al N.O. tipico dell'elemento;

infatti in essi è presente un legame tra atomi di ossigeno -O-O- . H₂O H₂O₂ perossido di idrogeno (acqua ossigenata)

Na₂O Na₂O₂ perossido di sodio BaO BaO₂ perossido di bario

Analogamente per i perossoacidi, per i quali tale caratteristica viene evidenziata dall’aggiunta del prefisso perosso- al nome dell’ossoacido.

Viene indicata per ciascun acido, di seguito, la nomenclatura tradizionale (sottolineata) e le varie nomenclature IUPAC.

Nella nomenclatura IUPAC con il termine perosso si indicano due atomi di ossigeno legati tra di loro (-O-O-)

29

(30)

30

₂

S

₂

O

₈

a.disolforico a.perossodisolforico o a. perossoesaossodisolforico(VI) perossoesaossodisolfato(VI) di idrogeno

perossoesaossodisolfato di diidrogeno

30

(31)

31

TIOACIDI

a. carbonico a. tritiocarbonico o tritiocarbonato(IV) di idrogeno o tritiocarbonato di diidrogeno

32

(33)

Tio/Perossoacidi quiz

https://www.wooclap.com/MHBSSC

(34)

Summary

• Richiamo su tavola periodica: metalli e non metalli

• Richiamo su elettronegatività

• Richiamo su numero di ossidazione

• Notazione di Stock, tradizionale e IUPAC per

– Composti binari – Ossoacidi

– Tioacidi

– Perossoacidi

Chimica Generale e Inorganica