Proprietà chimiche e reattività delle sostanze

Metalli e non metalli

• Le proprietà degli elementi dipendono dalla loro struttura elettronica

• La Tavola Periodica degli elementi raggruppa quelli che hanno proprietà simili

Tavola Periodica

Numero di ossidazione

• Nei composti ionici binari il n. di ossidazione corrisponde alla carica: NaCl, CaO, AlCl3,

• Nelle sostanze elementari è zero

• Per tutti gli altri composti bisogna conoscere la struttura

Regole empiriche per i n.o.

• Gli elementi sottoindicati hanno n.o. unico nei composti: Li, Na, K, Rb, Cs= +1: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn= +2; B, Al=+3; F= -1; H= +1, eccetto che in certi idruri; O= -2 eccetto nei perossidi -1

• Tutti gli altri hanno n.o. variabile tra un valore massimo positivo uguale al n del gruppo se è minore uguale a 8 o diminuito di 10 se è superiore a 10 e un valore minimo negativo uguale a n-18 (per n>14)

• La somma dei numeri di ossidazione degli elementi è uguale alla carica della molecola

N.O. di…?

Azoto in HNO3? 1.(+1)-1.(x)+3.(-2)=0; x= +5

Fosforo in H4P2O7? 4.(+1)+2.(x)+7*(-2)=0; x= +5

Zolfo in HSO4-? 1.(+1)+1.(x)+4.(-2)=-1; x= +6

N.O più comuni degli elementi tipici1 2 13 14 15 16

17

Li Be B C N O F

+1 +2 +3 +4,-4 +5,+3,-3 -2,-1 -1

Na Mg Al Si P S Cl

+1 +2 +3 +4(-4) +5,+3,+1,-3 +6,+4,-2 -1,+5,+7,

+1,+3,+4

K Ca Ge As Se Br

+1 +2 +4 +5,+3,-3 +6,+4,-2 -1,+5,+1

Rb Sr Sn Sb Te I

+1 +2 +4,+2 +5,+3,-3 +6,+4,-2 -1,+5,+7

+3,+1

Cs Ba Pb Bi

+1 +2 +2,+4 +3,+5,-5

Altri N.O.

Cr: +2,+3,+6 Mn: +2,+4,+6,+7

Fe: +2,+3 Co: +2

Ni: +2 Cu: +2,+1

Ag: +1 Pt: +2,+4

Au: +1,+3 Hg: +2,+1

Composti binari: ossidiEOn/2 per n pari E2On per n dispari

In generale EkOm

m prefisso

1 mono-ossido

2 di-

3 tri-

4 tetra-

5 penta-

6 esa-

10 deca-

k prefisso

1 (mono)-elemento

2 di-

4 tetra-

Ossidi speciali

CO2: anidride carbonica N2O: protossido di azoto

N2O3: anidride nitrosa N2O5: anidride nitrica

P4O6: anidride fosforosa P4O10: anidride fosforica

As2O3: anidride arseniosa

Alogenuri

Fluoruro

Cloruro EXn dove n è il n.o. di E

Bromuro

Ioduro

I composti con ossigeno sono classificati come ossidi, eccetto il fluoruro

I composti con idrogeno in soluzione danno acidi alogenidrici

Idruri

17 gruppo: HX, alogenuri di idrogeno o acidi alogenidrici

16 gruppo: H2S solfuro di idrogeno o acido solfidrico

15 gruppo: EH3, E= N ammoniaca; E=P fosfina; E= As arsina; E= Sb stibina; E= Bi bismutina

14 gruppo: con carbonio parecchie classi di idrocarburi

Idrossidi

Composti che si formano in teoria dalla reazione di ossidi metallici con acqua

E(OH)n

con n uguale al numero di ossidazione di E. Si scindono in En+ e n OH-

Na(OH), Ca(OH)2 (calce spenta), Al(OH)3

Ossiacidi Gli ossiacidi si ottengono in teoria trattando gli ossidi dei non metalli con acqua

HxEyOz

Gli idrogeni possono essere eliminati come H+ dando luogo ad anioni

Il nome sistematico è: acido z-osso-elementico(n.o.). Esempio H2SO4 acido tetraossosolforico(VI)

Alcuni ossiacidi

Formula Nome Protoni cedibili

H3BO3 borico 3

HBO3 metaborico 1

H2CO3 carbonico 2

HNO2 nitroso 1

HNO3 nitrico 1

H4SiO4 ortosilicico 4

H3PO2 fosfinico 1

H3PO3 fosforoso 2

Ancora ossiacidi Formula Nome Protoni cedibili

H3PO4 ortofosforico 3

HPO3 metafosforico 1

H4P2O7 pirofosforico 4

H2SO3 solforoso 2

H2SO4 solforico 2

H4S2O7 pirosolforico 4

HClO ipocloroso 1

HClO2 cloroso 1

HClO3 clorico 1

HClO4 perclorico 1

Reazioni chimiche

• Ci sono due tipi di reazioni chimiche

• quelle che avvengono senza cambiamento di numero di ossidazione reazioni acido-base

• Quelle che avvengono con cambiamento di numeri di ossidazione reazioni di ossido-riduzione

Alcune reazioni

NaCl+ H2SO4→Na2SO4+ 2HCl

C+ O2 → CO2

3Ca(OH)2+ 2H3PO4 → Ca3(PO4)2+ 6H2O

AgNO3+ KCl→ AgCl+ KNO3

N2+3H2→ 2NH3

Quali sono di ossido-riduzione e quali acido base?

Aspetti quantitativi

NaCl+ H2SO4→Na2SO4+ 2HCl

Quanto cloruro di sodio ci vuole per ottenere una mole di HCl?

Aspetti quantitativi

C+ O2 → CO2

Quanto diossido di carbonio si ottiene bruciando 100 g di carbonio?

Aspetti quantitativi

3Ca(OH)2+ 2H3PO4 → Ca3(PO4)2+ 6H2O

Per far avvenire la reazione si hanno 100 g di idrossido di calcio e 60 g di acido fosforico. Qual’è la quantità massima di fosfato di calcio che si può ottenere?