Metalli ALCALINI
Gas RARI ALOGENI
Metalli ALCALINO-TERROSI
METALLI
Metalli DI TRANSIZIONE
LANTANIDI ATTINIDI
NON METALLI
ELEMENTI CHIMICI NUMERO ATOMICO, Z N° di protoni contenuti nel nucleo atomico H, Idrogeno, Z=1
+
1 Simbolo:
H
1° lettera maiuscola 2° minuscola
idrogeno
In un atomo NEUTRO N° di protoni = N° elettroni
Nome
1.00797 MASSA ATOMICA: massa di un elemento in u.m.a. (unità di massa atomica) ≈ 1.66*10-24 g
Na
Z=11
SODIO
Da “Natrium”
N
Z=7
AZOTO
P
Z=15
FOSFORO
S
Z=16
ZOLFO
Mg
Z=12
MAGNESIO
Mn
Z=25
MANGANESE
Cu
Z=29
RAME Da “Cuprum”
Au
Z=79
ORO Da “Aurum”
Hg
Z=80
MERCURIO Da “hydrargyrum”
Elementi possono essere..
NEUTRI (senza carica elettrica) Cu, Al, F, H
CARICHI (con carica elettrica) Cu+, Al3+, F-, H+
Elementi e composti con carica elettrica si chiamano IONI Ioni carichi positivamente = CATIONI
Ioni carichi negativamente = ANIONI
Cu+, Al3+, H+
F-, Cl-
ELEMENTI reagiscono tra loro trasferendo o condividendo elettroni e dando origine a COMPOSTI o MOLECOLE
sodio
+
ossigeno
NOME COMPOSTO
Le regole di nomenclatura attualmente in uso sono state formulate dalla UNIONE INTERNAZIONALE di CHIMICA PURA e APPLICATA (IUPAC). In base a tali regole è possibile stabilire la formula del composto e risalire al nome dalla formula. H2O NH3
Ossido di sodio FORMULA BRUTA +1
-2
Na2 O
Prima catione poi anione elementi si ordinano in senso di elettronegatività crescente (prima quello più a sx o in basso della tavola periodica)
• nomenclatura IUPAC (monossido di diidrogeno, triidruro di azoto..) • nomi tradizionali o comuni (acqua, ammoniaca…) • nomenclatura STOCKS (ossido di rame (II)..)
Anche composti possono essere..
NEUTRI (senza carica elettrica) NH3, H2O, CaO, NaOH
CARICHI (con carica elettrica) NH4+, SO42-, OH-
Anche composti con carica elettrica si chiamano IONI Ioni carichi positivamente = CATIONI
Ioni carichi negativamente = ANIONI
NH4+
HSO3-, SO32OH-
NUMERI di OSSIDAZIONE 1) In un composto NEUTRO la somma delle cariche = 0 +1 -1
+3
HCl
-2
Fe2O3
(+3)*2 + (-2)*3 = 0
2) In uno ione la somma delle cariche è pari alla carica dello ione. +6 -2
Cl-
SO4 2-
-1
(+6)*1+(-2)*4
3) gli elementi allo stato elementare hanno n.o. = 0 Na
Fe
O2
F2
NUMERI di OSSIDAZIONE In un composto NEUTRO la somma delle cariche = 0
• Metalli ALCALINI (gruppo 1A): +1
Li+, Na+, K+…
• Metalli ALCALINO-TERROSI (gruppo IIA): +2
Mg2+, Ca2+...
• gruppo IIIA e IIIB: +3
Al2O3, BH3…
•OSSIGENO (O):
-2 (-1) perossidi
CaO, Fe2O3… Na2O2, H2O2…
(-1/2) superossidi
KO2,CsO2…
• IDROGENO (H): +1 (-1) idruri metallici
H2O, HCl… LiH, AlH3…
• ALOGENI
HCl, Cl2O3…
Cl, Br: I: F:
Potassio Ossigeno
K O
-1 -1 -1
+1 +3 +5 +7 +1 +5 +7
n.o. = +1 n.o.= -2
+1
-2
K 2O
(+1)*2 + (-2)*1 = 0
•Gruppo IB:
Cu: +1 +2 Ag: +1
• Gruppo IVB:
Au: +1 +3
C: -4
+2 +4
Si: -4
+4
Ge, Sn, Pb:
• Gruppo VB :
N: -3
+2 +4
+1 +2 +3 +4 +5
P, As, Sb: -3
+3
• Gruppo VIB
S, Se, Te: -2
• Gruppo VIIA:
Mn: +2 (metallo)
+5
+4 +6
+3
• Gruppo VIII:
Fe: +2 +3
+4
Co: +2 +3
+6, +7 (non metallo)
Ni: +2 +3
OSSIDI – Elementi + Ossigeno
(o ANIDRIDI) Na n.o.= +1 O n.o.= -2
Na2O Mg n.o.= +2 O n.o.= -2
Mg2O2 MgO
Cl n.o.= +1 O n.o.= -2
Cl2O Cl n.o.= +3 O n.o.= -2
Cl2O3
Cl n.o.= +5 O n.o.= -2
Cl2O5 Cl n.o.= +7 O n.o.= -2
Cl2O7
Nomenclatura tradizionale: Alla parola OSSIDO segue il nome dell’elemento. Na2O ossido di sodio MgO ossido di magnesio
1
Se l’elemento ha più numeri di ossidazione possibili: OSSIDO o ANIDRIDE + radice del nome dell’elemento-suffisso:
2
Fe:
+ di 2
●
-OSO n.o. più basso
●
-ICO
n.o. +2 n.o. +3
n.o. più alto FeO ossido ferroso Fe2O3 ossido ferrico
S: n.o. +4 SO2 anidride solforosa (ossido solforoso) n.o. +6 SO3 anidride solforica (ossido solforico)
OSSIDO o ANIDRIDE + prefisso-radice del nome-suffisso: ●
IPO- radice -OSO
più basso n.o.
+1
Cl2O ossido ipocloroso
●
radice-OSO
+3 Cl2O3 ossido cloroso
●
radice –ICO
+5 Cl2O5 ossido clorico
●
PER- radice -ICO
più alto n.o.
+7 Cl2O7 ossido perclorico
Nomenclatura ossidi Nomenclatura IUPAC: prefisso-OSSIDO
+ prefisso-nome dell’elemento.
prefissi indicano il n° di atomi: 1 mono 2 di 3 tri 4 tetra CO monossido di carbonio 5 penta Cl2O monossido di dicloro 6 esa… SO3 triossido di zolfo… Non si usa la parola ANIDRIDE!! Nomenclatura di Stocks: OSSIDO + nome dell'elemento + (n.o. in numeri romani) Cl2O ossido di cloro (I) SO3 ossido di zolfo (VI) Non si usa la parola ANIDRIDE!!
C: carbonio, non metallo
+2, +4
+2
CO
Monossido di carbonio
+4
CO2
Diossido di carbonio (Anidride carbonica)
N: azoto, non metallo
+1, +2, +3, +4, +5
+1
N2O
Ossido di diazoto (Protossido di azoto)
+2
NO
Monossido di azoto
+3
N2O3
Triossido di diazoto (Anidride nitrosa)
+4
NO2
Diossido di azoto (Anidride nitrosa-nitrica)
+4
N2O4
Tetrossido di diazoto (Ipoazotide)
+5
N2O5
Pentossido di diazoto (Anidride nitrica)
Cr: cromo, metallo
+2, +3, +6
+2
CrO
Monossido di cromo (Ossido cromoso)
+3
Cr2O3
Triossido di dicromo (Ossido cromico)
+6
CrO3
Triossido di cromo
(Anidride cromica) anfotero
Mn: manganese, metallo
+2, +3, +4, +6, +7
+2
MnO
Monossido di manganese (Ossido manganoso)
+3
Mn2O3
Triossido di dimanganese (Ossido manganico)
+4
MnO2
Diossido di manganese
+6
MnO3
Tetrossido di manganese (Anidride manganica)
+7
Mn2O7
Eptossido di dimanganese (Anidride permanganica)
anfotero
ESERCIZI: Scrivere gli ossidi possibili e i loro nomi 1)
S: zolfo, non metallo
+4, +6
2)
P: fosforo, non metallo
(solf-)
+3, +5
(anche Se, selenio)
(anche As, arsenico)
N.B. gli ossidi del fosforo formano anche dimeri 2 P2O3 ------> P4O6 2 P2O5 ------> P4O10 3)
B: boro, non metallo
4)
Fe: ferro, metallo
+3 +2, +3
Al: alluminio, metallo +3 (anche Co, cobalto e Ni, nichel)
Cu2O
Ossido rameoso
CuO
Ossido rameico
BaO
Ossido di bario
Fe2O Monossido di barioBaO: Ossido di bario
Li2O
Ossido di litio
Li 2O: Monossido di dilitio Li 2O: Ossido di litio
SnO
Ossido stannoso SnO Monossido di stagno SnO2 Ossido di stagno (II) 2
SnO2
Ossido stannico
I2O
Anidride ipoiodosa
I2O5
Anidride iodica
I2O7
Anidride periodicaCl O7Eptossido di diiodio Cl2O7Ossido di iodio (VII) 2
CO2
Anidride carbonicaCO: Diossido di carbonio CO2: Ossido di carbonio (IV)
SO2
Anidride solforosaSO : Diossido di zolfo SO : Ossido di zolfo (IV) 2 2
SO3
Anidride solforicaSO : Triossido di zolfoSO : Ossido di zolfo (VI) 3 3
Na2O:Monossido di dirame Na2O:Ossido di rame (I) Na2 Monossido di rame
Cl2O: Diossido di stagno
Ossido di rame (II)
Ossido di stagno (IV)
Monossido di diiodio Cl2O: Ossido di iodio (I)
Cl2O5Pentossido di diiodio Cl2O5Ossido di iodio (V)
OSSIDI – Elementi + Ossigeno
(o ANIDRIDI)
OSSOACIDI
Idrossidi Derivano formalmente dalla reazione di ossidi basici (ossidi metallici) con acqua:
MgO + H2O → Mg(OH)2
è = al n.o. del Me
IONE METALLICO IONE IDROSSIDO
Mg2+
OH-
La formula si costruisce ponendo accanto al simbolo del metallo tanti gruppi OH quanti ne indica il numero di ossidazione del metallo. Si scrivono come nella forma
Me(OH)n Nomenclatura: stessa nomenclatura degli ossidi, ma al posto di OSSIDO si usa IDROSSIDO Na n.o. +1
NaOH
idrossido di sodio
Fe n.o. +2
Fe(OH)2
diidrossido di ferro / idrossido di ferro(II) / idrossido ferroso
Fe n.o. +3
Fe(OH)3
triidrossido di ferro / idrossido di ferro(III) / idrossido ferrico
Dissociazione degli Idrossidi Gli idrossidi sono ELETTROLITI, cioè si dissociano in ioni quando sono in soluzione acquosa:
Fe(OH)2 → BASE
Fe2+
+
CATIONE ione Fe (II) ione ferroso
2 OHANIONE ione idrossido
ESERCIZIO: 1) Scrivere la formula: IDROSSIDO RAMEOSO IDROSSIDO di COBALTO (II) IDROSSIDO di CALCIO 2) Scrivere i nomi possibili dei seguenti composti: Zn(OH)2 KOH Ca(OH)2
Ossoacidi Derivano dalla reazione di ossidi acici o anidridi (ossidi di non-metallo) e acqua:
SO2 + H2O → H2SO3 Anidride solforosa
Acido solforoso
Nella formula si scrive prima l’H, poi simbolo dell’elemento, ed infine l’ossigeno. I numeri sono invece dati dalla somma degli atomi di H, dell’elemento e dell’O nei reagenti. Nomenclatura: Si usa SOLO NOME COMUNE: Si usano gli stessi prefissi e suffissi dell’anidride da cui deriva. +1
Cl2O
+ H2O → H2Cl2O2 → 2 HClO
acido ipocloroso
+3 Cl2O3 + H2O → H2Cl2O4 → 2 HClO2
acido
cloroso
+5 Cl2O5 + H2O → H2Cl2O6 → 2 HClO3
acido
clorico
+7 Cl2O7 + H2O → H2Cl2O8 → 2 HClO4
acido perclorico
N C
+3
N2O3
+
H2O → H2N2O4 → 2 HNO2
acido nitroso
+5
N2O5
+
H2O → H2N2O6 → 2 HNO3
acido nitrico
+4
CO2
+
H2O
acido carbonico
→ [H2CO3]
(NO acido carbonoso!) +3
P2O3
+ 3 H2O → H6P2O6 → 2 H3PO3
acido fosforoso
+5
P2O5
+
acido metafosforico
P2O5
+ 2 H2O → H4P2O7
acido pirofosforico
P2O5
+ 3 H2O → H6P2O8 → 2 H3PO4
acido (orto)fosforico
B2O3
+
acido metaborico
B2O3
+ 3 H2O → H6B2O6 → 2 H3BO3
acido (orto)borico
Si +4
SiO2
+
H2O → H2SiO3
acido metasilicico
SiO2
+ 2 H2O → H4SiO4
acido (orto)silicico
Cr +6
CrO3
+
acido cromico
P B
+3
Mn +6 +7
H2O → H2P2O6 → 2 HPO3
H2O → H2B2O4 → 2 HPO2
H2O → H2CrO4
2 CrO3
+
H2O → H2Cr2O7
acido dicromico
MnO3
+
H2O → H2MnO4
acido manganico
H2O → H2Mn2O8 → HMnO4
acido permanganico
Mn2O7
+
Dissociazione degli Ossoacidi Gli ossoacidi sono ELETTROLITI, cioè si dissociano in ioni quando sono in soluzione acquosa:
HClO →
H+
+
ACIDO
CATIONE
acido ipocloroso
protone
ClOANIONE ione ipoclorito
Nomenclatura ossanioni: 1) Mantengo il nome e cambio il suffisso
HNO2 Acido nitroso
acido –oso →
ione –ito
acido –ico →
ione –ato
→
H+
+ NO2anione nitrito
H2CO3 → 2 H+ + CO32Acido carbonico anione carbonato
H2CO3 → H+ + HCO3- → H+ + CO32anione bicarbonato, anione idrogeno carbonato
Considerazioni sul n.o. zolfo
n.o. = +4
+ O2
SO2
1*(x) + 2*(-2) = 0
x = +4
2*(1) + 1*(x) + 3*(-2) = 0
x = +4
+ H2O
H2SO3 - 2 H+
SO32-
1*(x) + 3*(-2) = -2
x = +4
Idracidi Alogeni e zolfo F, Cl, Br, I
+
(n.o. -1) (n.o. -2)
idrogeno
→
(n.o. = +1)
Diversi da quelli usati negli ossoacidi!!!
IDRACIDI HF, HCl, HBr, HI, H2S
Nomenclatura: • acido + radice elemento con suffisso –IDRICO. • (nomenclatura IUPAC, radice dell’alogeno + –URO + “di idrogeno”) HF(aq) acido fluoridrico HF(g) fluoruro di idrogeno ACIDI → in soluzione si dissociano rilasciando H+ Acido cloridrico
(Cl: -1)
Acido solfidrico
(S: -2)
Acido cianidrico
HCl →
H+ + Cl-
H2S → 2 H+ + S2HCN →
H+ + CN-
ione cloruro ione solfuro ione cianuro
Altri composti binari con l'idrogeno Gli elementi del V° gruppo (con n.o. -3) si legano ad H (n.o. +1): ammoniaca
NH3
NH3 + H2O → OH- + NH4+ ione ammonio
Il carbonio, il silicio e il boro formano i seguenti composti: CH4 SiH4 BH3
metano silano borano
I metalli si combinano con l’H (n.o. –1) formando IDRURI METALLICI: AlH3 LiH FeH3
idruro di alluminio idruro di litio idruro ferrico
Sali composto con METALLO + composto con NON-METALLO ossido basico, idrossido o il metallo stesso
AOH + base FORMULA:
anidride, acido o lo stesso non metallo
HB
→ AB + H2O
acido sale acqua Reazione di neutralizzazione
Ax+ +
By- → AyBx
NOMENCLATURA: Si ricava dal nome dell’ANIONE seguito dal nome del CATIONE, ottenuti dalla dissociazione dei composti del non-metallo e del metallo KOH Idrossido di potassio KOH
→
+
HF Acido fluoridrico
K+ + OHIone potassio
→
KF +
H2O
Fluoruro di potassio HF
→
H+ + FIone fluoruro
Fe(OH)3 + H2SO4
→
idrossido ferrico Fe(OH)3 → 3 OH- + Fe3+ acido solforico
H2SO4
Fe(OH)3 + H2SO4
→
→ H2O
ione ferrico, ione Fe(III)
2 H+ + SO42- anione solfato +
Fe2(SO4)3
Solfato ferrico Solfato di Fe(III)
Qual è la formula del NITRITO FERROSO? 1) Ferroso ---> n.o. = +2 ----> Fe (OH)2 → Fe2+ + 2 OH-
2) Nitrito ----> ACIDO NITROSO ---> HNO2 → H+ + NO2
Fe(NO2)2
ESERCIZI: 1) Scrivere la formula molecolare dei sali ottenuti dalla reazione tra gli ossoacidi (composto del non-metallo) e gli idrossidi (composto del metallo) e dare il nome: Ca e N(V)
Ti(IV) e S(IV)
Hg(II) e Mn(VI)
Fe(II) e Cl(VII)
Pd(II) e C(IV)
Cu(II) e N(III) K e Cl(-I)
2) Scrivere la formula dei seguenti sali: Solfato ferroso, carbonato di sodio, perclorato rameico, ipoiodito di potassio, fosfato di alluminio, fluoruro di ammonio, cianuro di bario solfuro di cesio.
Sali Na+
+
HSO4
→ NaHSO4
IDROGENO solfato di sodio
idrogeno solfato
H2SO4 →
-
H+ + HSO4
•è un anione che può combinarsi con un catione e dare un sale
→ 2H+ + SO42Na+ ---->
NaH2PO4
diidrogeno fosfato di sodio
→ 2H+ + HPO4
---->
Na2HPO4
idrogeno fosfato di sodio
→ 3H+ + PO43-
---->
Na3PO4
fosfato di sodio
H3PO4 →
-
H+ + H2PO4
2-
Altri tipi di sali: SALI IDRATI: Quando associate al sale vi sono una o più molecole di acqua (·H2O) MgCl2 · n H2O
cloruro mono/di/tri/tetra/penta..idrato di magnesio
CuSO4 · 5 H2O solfato rameico pentaidrato Co(NO3)2· 6 H2O nitrato di cobalto (II) esaidrato
Perossidi Composti in cui ossigeno è sostituito con un gruppo O22- (gruppo PEROSSO). Sono cioè composti che contengono più ossigeno del necessario. Essi vengono indicati con il prefisso PEROSSO- o PER-. In questi composti l'ossigeno ha stato di ossidazione -1: Na2O2 H2O2
Perossido di sodio Perossido di idrogeno (acqua ossigenata)
NB: la formula non si semplifica!!!
Superossidi I superossidi sono composti dell'ossigeno come gli ossidi dove però l'ossigeno ha numero di ossidazione -1/2: CsO2
Superossido di cesio
ESERCIZIO Calcolare la massa di sale che si ottiene facendo reagire 68.6 g di acido solforico e 52.3 g di idrossido di alluminio.
1) Scrivere le formule dei composti 2) Scrivere l’equazione della reazione 3) Bilanciare la reazione 4) Determinare i numeri di moli corrispondenti alle masse dei reagenti 5) Determinare se c’è e quale è il REAGENTE LIMITANTE 6) Calcolare la massa del prodotto
Equazioni chimiche un processo nel quale uno o più composti (REAGENTI) si trasformano in uno o più composti (PRODOTTI).
A+B→C+D H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O La trasformazione deve obbedire alla legge della conservazione di massa: la massa totale di ciascun elemento presente nei reagenti deve coincidere con quella dello stesso elemento nei prodotti.
BILANCIAMENTO: definire i coefficienti stechiometrici, cioè il numero di molecole di ogni composto, reagente e/o prodotto, che partecipa alla reazione, in modo che il numero di atomi di ogni specie atomica coinvolta sia conservato. H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
BILANCIAMENTO REAZIONI CHIMICHE 1) Bilanciare per primo l’elemento che compare nel minor numero di formule 2) Bilanciare per ultimo l’elemento che compare nel maggior numero di formule Si aggiustano i coefficienti stechiometrici in modo che il numero di atomi sia lo stesso tra i prodotti ed i reagenti.
Altri suggerimenti: 1) Bilanciare per primo i metalli 2) Poi bilanciare i non metalli 3) Bilanciare per ultimi O e H (anche tramite molecole di acqua)
Peso (massa) molecolare = PM o MM Somma dei pesi atomici (espressi in u.m.a. o in g) di tutti gli atomi che formano la molecola PM (H2O) = 2 x PA (H) + 1 x PA (O) = 2 x 1.01 + 16.00 = 18.02 g PM (Cl2) = 2 x PA (Cl) = 2 x 35.45 = 70.91 g PM (H2SO3) = 2x PA (H) + PA (S) + 3x PA (O) = 2 x 1.01 + 32.06 + 3x 16.00 = 82.08 g
n° moli =
q.tà composto (g) PM (g/mol)
q.tà composto (g) = n° moli (mol) * PM (g/mol)
Reagente limitante Quando abbiamo una reazione in cui uno dei reagenti è presente in quantità minore di quella teorica rispetto ad un altro, in questo caso si parla di reagente limitante.
Per capire quale è il reagente limitante si calcola per ogni reagente il numero di moli diviso il coefficiente stechiometrico dello stesso reagente. Il reagente che presenterà numero minore sarà il reagente limitante.
Il reagente limitante è quello che limita la reazione in quanto finito quello la reazione è costretta a fermasi. Quindi tutti i calcoli vanno effettuati su quel reagente.
Resa Molte volte succede che una reazione non avvenga in modo completo, ma solo in modo parziale. Si può indicare la resa rispetto ad un reagente, oppure di tutta la reazione.
RESA =
moli ottenute moli teoriche ottenibili
* 100