Laboratorio di chimica in casa/La nomenclatura chimica

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Per comunicare i chimici usano una serie di simbolismi e nomenclature che anche questo libro adotta e che è necessario conoscere per comprendere la scrittura chimica di base.
In questo capitolo vengono esposti i metodi con cui i chimici assegnano il nome ai composti. Per imparare il "gergo chimico" si può consultare il Dizionario chimico divulgativo.

Ad ogni composto chimico è associato un nome ed una formula. Conoscendo entrambi è possibile avere un'idea della sua composizione e dei legami che i diversi elementi instaurano senza vedere la sua struttura di Lewis.
La formula bruta è una scrittura che condensa la struttura di Lewis, e cioè indica la composizione chimica di un complesso.

Formula condensata vs Lewis.png

Le formule condensate hanno le seguenti caratteristiche:

  • Gli elementi sono scritti in ordine di elettronegatività crescente.[1] Per esempio in NaCl viene prima Na (0,93) e poi Cl (3,16).
  • I numeri al pedice indicano quanti atomi dell'elemento alla loro sinistra sono presenti nella molecola. Per esempio H2O contiene due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno, AlCl3 uno di alluminio e tre di cloro.
  • Le parentesi fanno ripetere il gruppo di atomi al loro interno. Cu(NO3)2 contiene un atomo di rame e due anioni NO3-.
  • Gli ioni sono spesso contenuti fra parentesi quadre; per esempio [SbF6]-.

La formula bruta tuttavia elimina tutti i riferimenti riguardo i legami fra gli elementi, quindi non sempre possibile partire da una formula bruta e risalire alla struttura di Lewis (specialmente se si è agli inizi). Per ovviare a questo problema il nome dei composti è stato scelto in modo che dia un'indicazione di come gli atomi sono legati.

La nomenclatura[modifica]

Negli ambienti in cui si studia la chimica sono validi tre tipi di nomenclatura: quella tradizionale, quella IUPAC[2] e quella di Stock.
In questo libro è stato scelto di denominare i composti con il nome che viene dato loro più comunemente, che in genere è quello tradizionale, ma si farà uso anche degli altri due sistemi.

Nomenclatura tradizionale[modifica]

La nomenclatura più utilizzata in questo libro e nei laboratori è quella tradizionale. Essa compone il nome dei composti indicando le caratteristiche dell'anione e del catione: a entrambi assegna una radice simile a quella dell'elemento che lo compone (zolfo = solf-, ferro = ferr-, stagno = stann-, cloro = clor-, ecc.) ed una desinenza che ne indica lo stato di ossidazione.

Desinenze e prefissi
Anione (-) Catione (+)
...-uro
Basso ...-ito ...-oso
Alto ...-ato ...-ico
Più basso Ipo-...
Più alto Per-...

Per il ferro, per esempio, gli stati di ossidazione più comuni[3] sono +2 e +3. I composti di ferro +2 si chiameranno ferr-osi, gli altri ferr-ici (come mostrato in tabella). Dato che ogni anione in un composto chimico deve essere accompagnato da un catione, prendiamo il cloro come compagno del ferro. Esso può assumere stati di ossidazione -1 (da solo), +1, +3, +5 e +7 (nel suo ossoanione). I composti formati dalle combinazioni di questi due ioni sono:

Ferro cloro.png

Vi sono inoltre tre casi particolari di nomenclatura:

  • Quando l'elemento chimico possiede un solo stato di ossidazione (metalli del I, II e III gruppo, più altri) non è necessario specificare lo stato di ossidazione del catione, il nome sarà "... di sodio, ... di boro, ..."
Con un unico stato di ossidazione
+
NaCl
+2
CaSO4
+3
Al2O3
+2
Zn(NO3)2
Cloruro di sodio Solfato di calcio Ossido di alluminio Nitrato di zinco
  • I composti contenenti idrogeno in stato di ossidazione +1 vengono chiamati acidi.[4] Quelli contenenti solo l'idrogeno ed un altro elemento sono chiamati idracidi (HCl, H2S, HI) in cui l'anione prende il suffisso -idrico, mentre quelli contenenti anche l'ossigeno sono detti ossoacidi in cui il catione prende i suffissi visti prima per gli anioni.[5]
Acidi del cloro.png

La stessa cosa avviene per le anidridi, che seguono la stessa formula: "anidride + nome dell'anione + suffisso". Le anidridi sono semplicemente degli ossidi, che hanno tuttavia la caratteristica di generare il rispettivo ossiacido a contatto con l'acqua (anidride solforica SO3 + acqua H2O → acido solforico H2SO4)

Anidridi del cloro.png

Una grande quantità di esempi è fornita nel capitolo Sostanze inorganiche artigianali.

Nomenclatura IUPAC[modifica]

Numerali greci
1 mono   6 esa
2 bi/di   7 epta
3 tri   8 otta
4 tetra   9 nona
5 penta   10 deca

La nomenclatura chimica ufficiale non è quella tradizionale, bensì quella stabilita dalla IUPAC nel 2005.
Essa prevede diversi tipi di nomenclatura per i composti inorganici, e risulta spesso artificiosa (poiché deve essere applicabile a qualsiasi composto chimico, anche molto complesso). Quella più semplice si chiama compositional che mantiene i prefissi per gli anioni (Cl- rimane cloruro, NO3- rimane nitrato ecc.) mentre elimina quello dei cationi (Ferroso e ferrico diventa solo "... di ferro" e così via) e di acidi ed anidridi. Il loro rapporto di combinazione viene indicato tramite i prefissi numerici greci (cloruro ferroso FeCl2 è quindi bicloruro di ferro, Na3PO4 diventa fosfato di trisodio, acido cloridrico HCl diventa cloruro di idrogeno, anidride solforosa SO2 diventa diossido di zolfo.)

Formula PbF2 Cu(MnO4)2 K2MnO4 NaHCO3 HClO3 Cl2O5
Compositional Difluoruro di piombo Bipermanganato di rame Manganato di dipotassio Carbonato di sodio e idrogeno Clorato di idrogeno Pentossido di dicloro
Tradizionale Fluoruro piomboso Permanganato rameico Manganato di potassio Bicarbonato di sodio Acido clorico Anidride clorica

Nomenclatura di Stock[modifica]

Numeri romani
1 I   5 V
2 II   6 VI
3 III   7 VII
4 IV   8 VIII

Un altro sistema di nomenclatura rigoroso e chiaro è quello di Alfred Stock. Esso è del tutto simile a quello usato dalla compositional ma al posto dei numerali greci utilizza i numeri romani per indicare lo stato di ossidazione del catione e dell'anione. Come accade per le altre due nomenclature, non è necessario specificare lo stato di ossidazione se non c'è pericolo di ambiguità.

Formula PbF2 NaHCO3 Cu(MnO4)2 K2MnO4 HClO3 Cl2O5
Stock Fluoruro di piombo(II) Idrogenocarbonato di sodio Manganato(VII) di rame(II) Manganato(VI) di potassio Clorato(V) di idrogeno Ossido di cloro(V)
Compositional Difluoruro di piombo Idrogenocarbonato di sodio Bipermanganato di rame Manganato di dipotassio Clorato di idrogeno Pentossido di dicloro
Tradizionale Fluoruro piomboso Bicarbonato di sodio Permanganato rameico Manganato di potassio Acido clorico Anidride clorica

Tale nomenclatura viene applicata soprattutto per dare il nome ai singoli cationi. Per esempio Cu2+ è chiamato catione rameico nella tradizionale, catione Cu(+2) o rame(+2) dalla IUPAC e rame(II) o catione CuII dalla nomenclatura di Stock. Tutti e cinque sono sinonimi, ma la versione in grassetto è quella solitamente più usata (ed approvata anche dalla IUPAC), specialmente quando il catione non è un singolo atomo ma una molecola intera. Per esempio [Cu(H2O)6]2+ è una molecola che si forma sciogliendo un composto di rame(II) in acqua. Il suo nome ufficiale è esaacquarame(II).

Note[modifica]

  1. Fa eccezione l'idrogeno, in composti come CH4 ed NH3, che per ragioni storiche sono lasciati scritti in tal modo.
  2. I.U.P.A.C. Sta per "International Union of Pure and Applied Chemistry" (Unione internazionale di chimica pura e applicata) la quale è l'ente che stabilisce le convenzioni internazionali riguardanti la chimica teorica e pratica.
  3. Esistono composti in cui lo stato di ossidazione dell'elemento non segue le regole consuete, e tali casi spesso evadono la nomenclatura tradizionale (per quelli verranno usate le due nomenclature spiegate nei paragrafi successivi).
  4. Il concetto di acidità verrà spiegato più avanti.
  5. Esistono anche acidi contenenti quattro elementi, come il clorosolfonico e il tiofosforico ma sono raramente incontrati in un semplice laboratorio.
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L'elettronegatività

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