Nomenclatura dei composti chimici

Materie:	Appunti
Categoria:	Chimica Laboratorio
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Carolina Introini III ALT 01/12/2008
RELAZIONE #2 DI CHIMICA
NOMENCLATURA DEI COMPOSTI
2) Scopo: Verificare la formazione di composti binari e ternari mediante le reazioni di formazione:
o Metallo + Ossigeno gassoso → Ossido
o Ossido + Acqua → Idrossido
o Metallo + Acqua →Idrossido + Idrogeno gassoso
o Non metallo + Ossigeno gassoso → Anidride
o Anidride + Acqua → Ossiacido
o Metallo + Idracido → Sale + Idrogeno gassoso
o Ossido + Ossiacido → Sale + Acqua
o Idrossido + Ossiacido → Sale + Acqua
o Idrossido + Anidride → Sale + Acqua
3) Premesse Teoriche:
Nomenclatura dei composti: Si divide in nomenclatura tradizionale e IUPAC. In laboratorio si usa soprattutto quella tradizionale, anche se la IUPAC è quella riconosciuta a livello internazionale. Sia per la tradizionale che per la IUPAC, quando sono presenti più N°.O., si usano le desinenze –oso (N°.O. minore) e –ico (N°.O. maggiore), con a volte i prefissi ipo- e per- (4 N°.O.). Per i Sali, -oso diventa –ito, e –ico diventa –ato. Quando, negli acidi, si addizionano più molecole d’acqua, subentrano i prefissi meta-, piro-, orto-, tri- e tetra-. Per la IUPAC,i prefissi bi, tri, tetra, penta, esa, eccetera, indicano il numero di atomi di quell’elemento, mentre il numero romano indica il N°.O. del metallo (nei Sali e negli Acidi)
I). Ossidi: Sono composti binari formati da Metallo e Ossigeno (es. MgO). La nomenclatura comincia con ossido, seguito dal nome del Metallo. Per la IUPAC, sono tutti ossidi di, seguito dal nome del metallo.
II). Idrossidi: Sono composti ternari formati da Metallo legato a tanti gruppi Ossidrilici (OH) quanto è il suo N°.O. (es. Mg(OH)2). Sono tutti idrossido di, seguito dal nome del Metallo. Nella IUPAC, si specificano il numero di atomi d’Ossigeno e tra parentesi il N°.O. del Metallo.
III): Anidridi: Sono composti binari formati da Ossigeno e Non Metallo (es. CO2). Si usa il nome anidride seguito dal nome del Non Metallo. L’indice dell’ossigeno assume i valori di N°.O del Non Metallo. Per la IUPAC, sono tutti ossidi di, seguito dal nome del metallo.
IV): Ossiacidi e Idracidi: Gli Ossiacidi sono composti ternari formati da Non Metallo, Ossigeno e Idrogeno. Si ottengono per reazione delle Anidridi con Acqua. Il nome deriva dall’Anidride corrispondente. Nella IUPAC, si specificano il numero di atomi d’Ossigeno e tra parentesi il N°.O. del Metallo in numeri romani. Gli Idracidi sono composti binari formati da Idrogeno e Non Metallo. Sono tutti acidi, e hanno desinenza –idrico. Nella IUPAC, assumono desinenza –uro, applicata al nome dell’elemento che nella formula si trova a destra.
V). Sali Ternari e Binari: I Sali Ternari sono composti ternari derivanti dagli ossiacidi, nei quali l’Idrogeno è sostituito con atomi di Metallo. Il nome deriva dall’ossiacido corrispondente. Nella IUPAC, si specificano il numero di atomi d’Ossigeno e tra parentesi il N°.O. del Metallo in numeri romani. I Sali Binari sono composti binari formati da Metallo e Non Metallo. Hanno tutti desinenza in –uro applicata al Non Metallo. Nella IUPAC, assumono desinenza –uro, applicata al nome dell’elemento che nella formula si trova a destra.
VI). Idruri: Sono composti binari formati da Idrogeno e Metallo. Iniziano tutti con idruro, seguito dal nome del Metallo corrispondente. Nella IUPAC, assumono desinenza –uro, applicata al nome dell’elemento che nella formula si trova a destra.
Numero d’ossidazione: Detto anche Stato d’ossidazione, consente il calcolo degli elettroni trasferiti durante una reazione chimica. Rappresenta la carica netta che ogni atomo di una molecola o di uno ione poliatomico avrebbe se gli elettroni di legame fossero assegnati all’atomo più elettronegativo. I metalli del 1°, 2°, 3° gruppo hanno sempre N°.O +1, +2, +3. L’idrogeno ha sempre N°.O. +1, tranne negli Idruri dove ha N°.O. -1. L’ossigeno ha sempre N°.O. -2, tranne nei Perossidi (N°.O. -1). Tutti gli atomi allo stato elementare hanno N°. O. 0. In uno ione poliatomico, la somma algebrica dei N°.O. corrisponde alla carica dello ione stesso, mentre in una molecola dev’essere uguale a 0.
Reazioni di sintesi: Sono reazioni tra due composti, dai quali si forma un solo prodotto. Da esse derivano gli Ossidi, le Anidridi, gli Idrossidi, gli Acidi, gli Idracidi, gli Idruri.
Reazioni di scambio semplice: Sono reazioni tra due composti, dai quali si formano due prodotti, uno dei quali è o Acqua o Idrogeno gassoso. Da esse derivano gli Idrossidi, gli Acidi, i Sali Ternari, i Sali Binari
Equazioni chimiche: L’equazione chimica è un’equazione che esprime sulla carta quello che avviene in una reazione chimica. Le sostanze coinvolte nella reazione chimica vengono indicate nell’equazione con le formule chimiche. A sinistra della freccia troviamo le sostanze che reagiscono, a destra quelle che si formano. I coefficienti davanti alle formule chimiche indicano il numero di moli di quella sostanza che reagiscono nella reazione. Un’equazione chimica avente lo stesso numero di atomi di un tipo da ambo le parti della freccia è bilanciata.
4) Strumenti & Reagenti
Reagenti: Magnesio metallico (Mg); Acqua distillata (H2O); Fenolftaleina; Calcio metallico (Ca); Zolfo metallico (S); Zinco metallico (Zn); Acido cloridrico (HCl); Ossido di Calcio (CaO); Acido Nitrico (HNO3); Idrossido di Bario (BaOH); Acido Solforico (H2SO4);
Strumenti: Accendino o Fiammiferi; Vetrini da orologio X5; Cartina Tornasole; Provette X6 (con Porta provette); Pinze; Fornello elettrico; Crogiolo; Cannuccia; Spatola
5)Metodologia Operativa
I). Formazione di Ossidi: Prendere una lamina di Magnesio metallico, assicurandosi che non sia bagnata, e, tramite l’accendino o i fiammiferi bruciarla, tenendola su un vetrino da orologio, fino a causarne la combustione. Osservare e scrivere la reazione di formazione dell’Ossido.
II). Formazione d’Idrossidi: Mettere in provetta l’Ossido di Magnesio prodotto con la precedente reazione ed aggiungere circa 2ml di Acqua distillata. Agitare per far avvenire la reazione, quindi aggiungere Fenolftaleina. Osservare e scrivere la reazione di formazione dell’idrossido. Ora prendere dei granuli di Calcio metallico e metterli in una provetta contenente circa 2ml d’Acqua distillata. Agitare per far avvenire la reazione, quindi aggiungere Fenolftaleina. Osservare e scrivere la reazione di formazione dell’Idrossido.
III)Formazione di Anidridi: Prendere alcuni granelli di Zolfo solido e metterli nel crogiolo. Posizionare il crogiolo sul fornelletto elettrico e porre il tutto sotto cappa. Far bruciare lo Zolfo, osservare e scrivere la reazione di formazione dell’Anidride.
IV). Formazione di Acidi: Posizionare sopra il crogiolo contenente lo Zolfo della precedente reazione un vetrino da orologio con attaccata la cartina tornasole bagnata con acqua. Attendere che lo Zolfo cominci a bruciare, quindi osservare e scrivere la reazione di formazione dell’Acido.
V). Formazione di Sali: Partendo dal Metallo e dall’Idracido, porre delle barrette di zinco metallico in provetta e aggiungere dell’Acido Cloridrico. Attendere che i due composti reagiscano, quindi osservare e scrivere la reazione di formazione del Sale. Partendo dall’Ossido e dall’Ossiacido, porre una punta di spatola di Ossido di Calcio in una provetta ed aggiungere circa 3ml di Acido Nitrico. Attendere che i due composti reagiscano, quindi osservare e scrivere la reazione di formazione del Sale. Partendo dall’Idrossido e dall’Ossiacido, porre nella provetta dell’Idrossido di Bario, ed aggiungere dell’Acido Solforico. Attendere che i due composti reagiscano, quindi osservare e scrivere la reazione di formazione del Sale. Partendo dall’Idrossido e dall’Anidride, porre in provetta dell’Idrossido di Bario (circa 5ml), e soffiarci dentro con una cannuccia o una pipetta per produrre Anidride Carbonica. Attendere che i due composti reagiscano, quindi osservare e scrivere la reazione di formazione del Sale.
6). Raccolta Dati ed Elaborazione Dati
Raccolta Dati: Cosa è stato osservato
I). Formazione di Ossidi: 2Mg + O2 → 2MgO (Ossido di Magnesio)
Il Magnesio metallico (N°.O. +2) appare come una lamina metallica nerastra. Ponendo tale lamina sulla fiamma, dopo qualche secondo si sprigiona un’intensa luce bianca, fastidiosa, che svanisce dopo pochi secondi con un bagliore e liberando del fumo. Si forma Ossido di Magnesio (MgO), che appare come una polverina bianca. Perché tale reazione avvenga, la lamina di Magnesio dev’essere totalmente asciutta, e bruciare in pochi secondi. Infatti, i primi due tentativi di produrre l’ossido no n sono andati a buon fine, poiché la lamina e la pinzetta erano umide.
II). Formazione di Idrossidi: MgO + H2O → Mg(OH)2 (Idrossido di Magnesio o Biidrossido di Magnesio)
Dopo che si è formato l’Ossido di Magnesio nella precedente reazione, tale polverina bianca è stata messa in una provetta, in cui è stata versata dell’Acqua. Dopo aver mescolato per qualche minuto ed aver constatato che il MgO non è una sostanza polare, nella provetta è stato versato un indicatore di PH, la Fenolftaleina. Subito il miscuglio è diventato da trasparente a fucsia intenso, segno che il Mg(OH)2 è una sostanza basica (controllando, l’Idrossido di Magnesio risulta avere PH pari a 11)
II). Formazione d’Idrossidi (2): Ca + H2O → Ca(OH)2 (Idrossido di Calcio o Biidrossido di Calcio)
Il Calcio metallico (N°.O. +2), appare come un insieme di piccoli granuli bianchi. Tali granuli sono stati messi in un’altra provetta, in cui è stata versata dell’Acqua. Dopo aver mescolato per qualche minuto ed aver constatato che il Ca non è una sostanza polare, nella provetta è stato versato un indicatore di PH, la Fenolftaleina. Subito il miscuglio è diventato da trasparente a porpora, segno che il Ca(OH)2 è una sostanza basica (controllando, l’Idrossido di Calcio risulta avere PH pari a 12).
III). Formazione di Anidridi: S + O2 → SO2 (Anidride Solforosa o Biossido di Zolfo) ; 2S + 3O2 → 2SO3 (Anidride Solforica o Triossido di Zolfo)
Lo Zolfo appare come un insieme di piccoli granuli giallini. Tali granuli sono stati messi in un crogiolo di ceramica, che è stato poi posizionato su un fornelletto elettrico. Tale reazione è stata fatta avvenire sotto cappa, per evitare il disperdersi dell’Anidride, gassosa. Dopo qualche minuto, dal crogiolo ha cominciato a sprigionarsi un fumo biancastro acre, l’Anidride Solforica o Solforosa. Non si può infatti determinare, con i mezzi a disposizione, il numero d’ossidazione dello Zolfo
IV). Formazione di Acidi: SO2 + H2O → H2SO3 (Acido Solforoso o Acido triossolforoso IV) ; SO3 + H2O → H2SO4 (Acido Solforico o Acido tetrossolforico VI)
Subito dopo aver prodotto Anidride Solforosa o Solforica nella precedente reazione, sopra il crogiolo è stato messo un vetrino bagnato d’acqua, con attaccato nella parte concava una cartina tornasole. Il fumo biancastro ha colpito il vetrino e la cartina, e dopo qualche minuto, lentamente la cartina tornasole è diventata, da verde (a causa della presenza di Acqua), rossa intensa, segno che si è formato una sostanza Acida, ovvero l’Acido Solforoso o Solforico, che presenta PH pari a 3. Non si può infatti determinare, con i mezzi a disposizione, il numero d’ossidazione dello Zolfo
V). Formazione di Sali: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (Cloruro di Zinco o Bicloruro di Zinco)
Lo Zinco metallico appare come una lamina metallica color argento. 3 lamine di Zinco metallico sono state messe in una provetta, quindi si è aggiunto dell’Acido Cloridrico HCl (circa 3ml). Subito il miscuglio ha cominciato a ribollire ed è uscito del fumo incolore (l’Idrogeno gassoso). Rimane un liquido giallino, che presenta sul fondo dei granuli biancastri, il Cloruro di Zinco, che è un sale Binario
V) Formazione di Sali (2):CaO + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O (Nitrato di Calcio o Triossonitrato di Calcio II)
L’Ossido di Calcio appare come un insieme di grossi granuli biancastri. Questi granuli sono stati messi in una provetta, in cui sono stati inseriti circa 3ml di Acido Nitrico HNO3. E’ stato ottenuto un miscuglio effervescente, in cui l’Ossido di Calcio s’è subito sciolto nell’Acido. La soluzione è quindi diventata biancastra e opaca, a causa della presenza appunto del Nitrato di Calcio, disciolto nell’Acqua.
V). Formazione di Sali (3): Ba(OH)2 + H2SO4 → Ba(SO4) + 2H2O (Solfato di Bario o Tetrossolfato di Bario II)
L’Idrossido di Bario appare come un liquido trasparente. In provetta, sono stati inseriti circa 3ml di Idrossido di Bario, mischiati con 3ml circa di Acido Solforico H2SO4 liquido. Come nella precedente reazione, è stata ottenuta una soluzione che ha subito manifestato l’effervescenza. Idrossido e Acido hanno reagito, formando Solfato di Bario e Acqua, che appaiono come una sostanza liquida e biancastra.
V). Formazione di Sali (4): Ba(OH)2 + CO2 → Ba(CO3) + H2O (Carbonato di Bario o Triossocarbonato di Bario II)
In una provetta, è stato messo dell’Idrossido di Bario. Quindi nel composto è stata inserita una cannuccia, nella quale si è incominciato a soffiare per produrre Anidride Carbonica. Il composto ha cominciato a ribollire, producendo delle bolle, e la soluzione è diventata torbida e biancastra, e il sale formatosi, il Carbonato di Bario, è precipitato, posandosi sul fondo della provetta.
Elaborazione Dati: Reazioni avvenute
Reazione dell’Ossido: 2Mg + O2 → 2MgO
Reazione dell’Idrossido: MgO + H2O → Mg(OH)2
Reazione dell’Idrossido: Ca + H2O → Ca(OH)2
Reazione dell’Anidride: S + O2 → SO2 ; 2S + 3O2 → 2SO3
Reazione dell’Acido: SO2 + H2O → H2SO3 ; SO3 + H2O → H2SO4
Reazione del Sale: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Reazione del Sale: CaO + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O
Reazione del Sale: Ba(OH)2 + H2SO4 → Ba(SO4) + 2H2O
Reazione del Sale: Ba(OH)2 + CO2 → Ba(CO3) + H2O
8) Osservazioni:
Dalle reazioni fatte avvenire, si sono viste le equazioni di formazione di quasi tutte le categorie di composti. Da queste reazioni si può dedurre come le sostanze si formano: gli Ossidi si formano facendo reagire degli atomi di Metallo con l’Ossigeno gassoso (Ossido di Magnesio); gli Idrossidi si possono formare o facendo reagire un Ossido con l’Acqua (Idrossido di Magnesio o Biidrossido di Magnesio), oppure facendo reagire il Metallo con l’Acqua (Idrossido di Calcio o Biidrossido di Calcio); le Anidridi si possono formare facendo reagire il Non Metallo con l’Ossigeno gassoso (Anidride Solforosa o Solforica; Biossido o Triossido di Zolfo); gli Acidi si possono formare facendo reagire l’Anidride con dell’Acqua (Acido Solforoso o Solforico; Acido triossolforico IV o tetrossolforico VI); i Sali si possono formare o facendo reagire il Metallo con un Idracido (Sale Binario, Cloruro di Zinco o Bicloruro di Zinco), o facendo reagire l’Ossido con l’Acido (Nitrato di Calcio o Triossonitrato di Calcio II), o facendo reagire l’Idrossido con l’Acido (Solfato di Bario o Tetrossolfato di Bario II), o facendo reagire l’Idrossido con l’Anidride (Carbonato di Bario o Triossocarbonato di Bario).