esercitazioni_3

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