Nomenclatura dei composti chimici: ionici, molecolari, acidi e idrati

Scegliere il sistema di nomenclatura a partire dalla formula

Guarda che cosa contiene la formula prima di provare a darle un nome. I composti ionici sono tenuti insieme da cariche, quindi i loro nomi indicano gli ioni e lasciano il conteggio al bilanciamento delle cariche. I composti molecolari non hanno cariche ioniche da bilanciare, quindi i loro nomi devono indicare il numero di ciascun atomo con prefissi greci. Gli acidi hanno nomi propri perché sono nominati in base al loro comportamento in acqua.

Leggi ogni formula attraverso l'elenco di controllo seguente, in ordine, e fermati alla prima corrispondenza.

• Formula seguita da un punto e acqua, come ·5H₂O: un idrato. Dai il nome al composto, poi aggiungi il termine dell'idrato.
• Formula che inizia con H e scritta come soluzione acquosa, (aq): un acido.
• Un metallo, o lo ione ammonio NH₄⁺, combinato con non metalli: un composto ionico.
• Soltanto non metalli, senza ammonio: un composto molecolare nominato con i prefissi.

Nomi ionici e numeri di Stock per le cariche variabili

Nomina prima l'anione, poi il catione, uniti da «di». Un catione monoatomico mantiene il nome dell'elemento (sodio, calcio) e un anione monoatomico prende la radice del nome dell'elemento più la desinenza -uro (cloruro, nitruro; per l'ossigeno, ossido). I nomi ionici non usano mai prefissi come di- o tri- per contare gli ioni; i pedici derivano dalle cariche, quindi indicarli sarebbe ridondante.

Molti metalli, in particolare i metalli di transizione, lo stagno e il piombo, formano più di un catione. Per questi, il sistema di Stock pone il numero di ossidazione del metallo, che per un catione monoatomico è uguale alla sua carica, in numeri romani tra parentesi: ferro(II) è Fe²⁺ e ferro(III) è Fe³⁺. I metalli con una sola carica comune non hanno numero romano: i metalli del gruppo 1 (+1), i metalli del gruppo 2 (+2), l'alluminio (+3), lo zinco (+2) e l'argento (+1).

Esempio svolto: dai il nome a Co₃(PO₄)₂. Il fosfato è PO₄³⁻, quindi due fosfati portano 2 × (−3) = −6. I tre ioni cobalto devono totalizzare +6, quindi ciascuno è +6 ÷ 3 = +2. Il nome è fosfato di cobalto(II). Nota che il numero romano è la carica di un solo ione, non il pedice.

Esempio svolto al contrario: scrivi la formula del solfuro di stagno(IV). Lo stagno(IV) è Sn⁴⁺ e il solfuro è S²⁻. Il più piccolo rapporto intero che bilancia la carica è uno Sn⁴⁺ ogni due S²⁻, poiché +4 + 2(−2) = 0. La formula è SnS₂.

Ioni poliatomici e lo schema -ato/-ito

Uno ione poliatomico è un gruppo di atomi legati covalentemente con una carica complessiva. Mantiene il proprio nome e la propria formula come unità all'interno di un composto ionico. Quando una formula richiede più di una copia di uno ione poliatomico, racchiudilo tra parentesi prima del pedice: il nitrato di calcio è Ca(NO₃)₂, non CaNO₃₂.

Molti ossianioni formano famiglie. Lo ione in -ato ha un ossigeno in più dello ione in -ito con la stessa carica: il solfato è SO₄²⁻ e il solfito è SO₃²⁻. Per la famiglia del cloro, per- aggiunge un ossigeno in più rispetto a -ato e ipo- ne toglie uno in più rispetto a -ito. Aggiungere H⁺ a un anione rende la sua carica di un'unità meno negativa e aggiunge «idrogeno» al nome. L'elenco seguente comprende gli ioni che la maggior parte dei corsi di chimica generale si aspetta che tu conosca.

• Ammonio NH₄⁺, idrossido OH⁻, cianuro CN⁻, perossido O₂²⁻, acetato CH₃COO⁻.
• Nitrato NO₃⁻, nitrito NO₂⁻; solfato SO₄²⁻, solfito SO₃²⁻, idrogenosolfato HSO₄⁻.
• Carbonato CO₃²⁻, idrogenocarbonato HCO₃⁻; fosfato PO₄³⁻, idrogenofosfato HPO₄²⁻, diidrogenofosfato H₂PO₄⁻.
• Perclorato ClO₄⁻, clorato ClO₃⁻, clorito ClO₂⁻, ipoclorito ClO⁻ (gli ossianioni di bromo e iodio si nominano allo stesso modo).
• Permanganato MnO₄⁻, cromato CrO₄²⁻, dicromato Cr₂O₇²⁻.

Prefissi per i composti molecolari binari

Per un composto di due non metalli, l'elemento più a sinistra nella tavola periodica è scritto per primo nella formula; se i due sono nello stesso gruppo, viene prima quello più in basso. Il nome inizia dal secondo elemento, che prende la desinenza -uro (ossido per l'ossigeno), seguito da «di» e dal nome del primo. I nomi tradizionali di alcuni composti dell'ossigeno con cloro, bromo e iodio rompono questo schema scrivendo l'alogeno per primo nella formula, come in monossido di dicloro, Cl₂O; le raccomandazioni IUPAC del 2005 eliminano questa eccezione e chiamano lo stesso composto dicloruro di ossigeno, OCl₂.

I prefissi greci indicano il numero di ciascun atomo: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), esa- (6), epta- (7), otta- (8), nona- (9) e deca- (10). Mono- non si usa mai sull'elemento nominato per ultimo (si dice monossido di carbonio, non monossido di monocarbonio). Molti testi italiani eliminano la a o la o finale di un prefisso davanti a ossido, ottenendo monossido, tetrossido e pentossido; le raccomandazioni IUPAC del 2005 mantengono la vocale tranne che in monossido, quindi si incontrano anche nomi come pentaossido di diazoto.

Esempio svolto: dai il nome a P₄S₁₀. Entrambi gli elementi sono non metalli, quindi usa i prefissi. Lo zolfo è il secondo elemento e riceve deca- e la desinenza -uro: decasolfuro. Il fosforo riceve tetra-: tetrafosforo. Il nome è decasolfuro di tetrafosforo. Procedendo al contrario, il triossido di diazoto è N₂O₃. Alcuni composti molecolari sono noti quasi solo con nomi comuni, come acqua, ammoniaca e metano.

Nomi degli acidi a partire dai loro anioni

Il nome di un acido deriva dall'anione che rimane dopo la rimozione degli ioni idrogeno. Se l'anione termina in -uro, l'acido è nominato acido + radice + -idrico: HBr(aq) è l'acido bromidrico. Senza acqua, HBr è un gas molecolare chiamato bromuro di idrogeno; il nome dell'acido descrive la soluzione acquosa.

Per gli ossiacidi, cambia -ato in -ico e -ito in -oso, e mantieni l'eventuale prefisso per- o ipo-. I nomi degli ossiacidi non hanno mai la desinenza -idrico. Il nitrato dà l'acido nitrico, HNO₃; il nitrito dà l'acido nitroso, HNO₂; il solfato dà l'acido solforico, H₂SO₄; il fosfato dà l'acido fosforico, H₃PO₄.

Esempio svolto: dai il nome a HIO₃ e scrivi la formula dell'acido ipobromoso. Togliendo H⁺ da HIO₃ resta IO₃⁻, iodato, per analogia con il clorato. La desinenza -ato diventa -ico, quindi l'acido è l'acido iodico. Per l'acido ipobromoso, la desinenza -oso e il prefisso ipo- indicano l'ipobromito, BrO⁻. Un H⁺ bilancia una carica negativa, quindi la formula è HBrO.

Idrati: nomi, formule e percentuale di acqua

Un idrato è un solido, di solito un composto ionico, con molecole d'acqua incorporate nel suo cristallo in un rapporto fisso. La formula mostra l'acqua dopo un punto centrato e il nome aggiunge un prefisso alla parola idrato: CoCl₂·6H₂O è il cloruro di cobalto(II) esaidrato. Riscaldare un idrato può eliminare l'acqua e lasciare il composto anidro.

Esempio svolto: percentuale di acqua in CoCl₂·6H₂O. Usa i pesi atomici standard IUPAC arrotondati a due cifre decimali: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 e O 16.00 g/mol. La massa molare di CoCl₂ è 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. L'acqua è 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, quindi sei molecole d'acqua sono 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. La massa molare dell'idrato è 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, e la percentuale in massa di acqua è (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

Lo stesso rapporto prevede che cosa dovrebbe lasciare il riscaldamento. Se 3.500 g di idrato perdono tutta la loro acqua, il CoCl₂ anidro che rimane è 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, e l'acqua allontanata è 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Quattro cifre significative sono giustificate perché la massa del campione e ogni massa molare ne hanno almeno quattro.

Errori di nomenclatura che cambiano la formula

Un nome sbagliato è una sostanza sbagliata, quindi tratta ogni nome come una formula che puoi verificare. Dopo aver dato il nome a un composto ionico, ricostruisci la formula dal tuo nome e conferma che le cariche positive e negative sommino a zero. Dopo aver dato il nome a un composto molecolare, conferma che ogni prefisso corrisponda a un pedice.

Gli errori seguenti sono quelli da cercare per primi.

• Usare prefissi nei nomi ionici, per esempio chiamare MgCl₂ dicloruro di magnesio. Il nome corretto è cloruro di magnesio.
• Leggere il numero romano come un pedice. L'ossido di ferro(III) è Fe₂O₃, non Fe₃O.
• Omettere il numero per un metallo a carica variabile, o aggiungerlo per sodio o calcio.
• Confondere solfuro (S²⁻), solfito (SO₃²⁻) e solfato (SO₄²⁻).
• Usare la desinenza -idrico per un ossiacido. L'acido solfidrico è H₂S(aq); H₂SO₄ è l'acido solforico.
• Non accorgersi che il mercurio(I) esiste come unità Hg₂²⁺, quindi il cloruro di mercurio(I) è Hg₂Cl₂.