Clasificarea și nomenclatura compușilor anorganici

Prezintă principalele clase de compuși anorganici și regulile de denumire a acestora.

Oxizii: clasificare și denumire

Oxizii sunt combinații binare ale oxigenului cu alt element, având oxigenul cu numărul de oxidare –2. Formula generală este E2On, simplificată după caz.

Clasificarea care contează pentru reacții:

• Oxizi bazici – oxizi de metal (Na2O, CaO, MgO, FeO). Cu apa dau baze; reacționează cu acizii, dând sare și apă.
• Oxizi acizi (anhidride) – oxizi de nemetal (CO2, SO2, SO3, N2O5, P4O10). Cu apa dau acizi; reacționează cu bazele, dând sare și apă.
• Oxizi amfoteri – Al2O3, ZnO, PbO, Cr2O3. Reacționează și cu acizii, și cu bazele.
• Oxizi neutri (indiferenți) – CO, NO, N2O. Nu reacționează nici cu apa, nici cu acizii, nici cu bazele.

Nomenclatura se face după modelul: oxid de plus numele elementului. Când elementul are mai multe valențe, numărul de oxidare se scrie cu cifre romane în paranteză: FeO este oxid de fier(II), Fe2O3 este oxid de fier(III).

În nomenclatura cu prefixe, folosită mai ales pentru nemetale, se indică numărul de atomi: CO este monoxid de carbon, CO2 este dioxid de carbon, SO3 este trioxid de sulf, N2O5 este pentaoxid de diazot.

Sistemul mai vechi, cu sufixele -os și -ic, mai apare în manuale: oxid feros (FeO, valența mai mică) și oxid feric (Fe2O3, valența mai mare).

Un punct fin, dar de examen: oxizii acizi se mai numesc anhidride pentru că provin formal din acizi prin eliminarea apei. SO3 este anhidrida acidului sulfuric, pentru că SO3 + H2O dă H2SO4. Iar CO nu este anhidridă a niciunui acid — de aceea este clasificat drept oxid neutru, deși carbonul e nemetal. Regula oxid de nemetal egal oxid acid are, deci, excepții pe care trebuie să le știi nominal.

Bazele (hidroxizii)

Bazele sunt compuși care conțin una sau mai multe grupări hidroxil, OH–, legate de un metal. Formula generală: M(OH)n, unde n este valența metalului.

În teoria Arrhenius, baza este substanța care în soluție apoasă eliberează ioni HO–. Ionul hidroxid este responsabil de toate proprietățile comune ale bazelor.

Clasificare:

• După solubilitate: baze solubile (alcalii) — NaOH, KOH, Ca(OH)2 parțial — și baze insolubile — Cu(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3.
• După tărie: baze tari, complet disociate (hidroxizii metalelor din grupele I A și II A), și baze slabe, parțial disociate (NH3 în apă, hidroxizii metalelor grele).

Nomenclatura: hidroxid de plus numele metalului, cu valența în paranteză dacă e nevoie. NaOH este hidroxid de sodiu, Ca(OH)2 este hidroxid de calciu, Fe(OH)2 este hidroxid de fier(II), Fe(OH)3 este hidroxid de fier(III).

Denumiri uzuale de știut: NaOH este soda caustică, Ca(OH)2 este var stins (iar CaO este var nestins, un oxid, nu o bază), iar suspensia de var stins în apă este laptele de var.

Proprietăți: soluțiile bazice au gust leșietic, sunt alunecoase la pipăit, înroșesc fenolftaleina și albăstresc turnesolul, au pH mai mare decât 7 și neutralizează acizii.

Atenție la scrierea formulei: numărul de grupări OH este dat de valența metalului, iar gruparea se pune obligatoriu în paranteză când apar mai multe. Se scrie Ca(OH)2, nu CaOH2 — a doua variantă ar însemna cu totul altceva și se punctează ca greșeală de formulă, nu ca simplă scăpare de scriere.

Acizii: hidracizi și oxoacizi

Acizii sunt compuși care conțin hidrogen ionizabil și care, în soluție apoasă, eliberează ioni H+ (mai exact ioni hidroniu, H3O+). Se împart în două familii, cu reguli de denumire diferite.

Hidracizii nu conțin oxigen: HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN. Denumirea: acid plus numele nemetalului plus sufixul -hidric. HCl este acid clorhidric, H2S este acid sulfhidric. În stare pură, gazoasă, se numesc altfel: HCl gazos este clorură de hidrogen — abia soluția apoasă este acid clorhidric.

Oxoacizii conțin oxigen. Denumirea folosește sufixele -ic (numărul de oxidare mai mare) și -os (numărul de oxidare mai mic):

• H2SO4 – acid sulfuric; H2SO3 – acid sulfuros
• HNO3 – acid azotic (nitric); HNO2 – acid azotos (nitros)
• H2CO3 – acid carbonic
• H3PO4 – acid fosforic
• HClO4 – acid percloric; HClO3 – acid cloric; HClO2 – acid cloros; HClO – acid hipocloros

Clasificare după bazicitate, adică după numărul de H ionizabili: monobazici (HCl, HNO3), dibazici (H2SO4, H2S, H2CO3), tribazici (H3PO4).

După tărie: acizi tari, complet disociați (HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4 la prima treaptă, HClO4), și acizi slabi, parțial disociați (H2CO3, H2S, CH3COOH, HF, H2SO3).

O capcană de nomenclatură care apare frecvent: acidul acetic, CH3COOH, are patru atomi de hidrogen, dar este monobazic — doar hidrogenul din gruparea COOH este ionizabil, cei trei din CH3 nu. La fel, H3PO3 (acid fosforos) este dibazic, nu tribazic. Numărarea oarbă a atomilor de H din formulă este exact greșeala care se sancționează.

Sărurile: normale, acide, bazice

Sărurile sunt compuși ionici formați dintr-un cation metalic (sau ionul amoniu, NH4+) și un anion provenit de la un acid (radical acid).

Sărurile neutre (normale) rezultă prin înlocuirea completă a hidrogenului din acid: NaCl, CaCO3, Na2SO4, K3PO4.

Sărurile acide rezultă din înlocuirea parțială a hidrogenului, deci mai păstrează hidrogen ionizabil. Se pot forma numai din acizi polibazici: NaHCO3, NaHSO4, Na2HPO4, NaH2PO4. Denumirea folosește prefixul hidrogeno-: NaHCO3 este hidrogenocarbonat de sodiu (denumirea veche: bicarbonat de sodiu). NaH2PO4 este dihidrogenofosfat de sodiu.

Sărurile bazice păstrează grupări hidroxil: Ca(OH)Cl este hidroxiclorură de calciu, Cu2(OH)2CO3 este componentul principal al cocleții.

Nomenclatura sărurilor neutre derivă din numele acidului:

• de la hidracizi, sufixul -ură: NaCl clorură de sodiu, Na2S sulfură de sodiu, KI iodură de potasiu
• de la oxoacizi cu -ic, sufixul -at: Na2SO4 sulfat de sodiu, KNO3 azotat (nitrat) de potasiu, CaCO3 carbonat de calciu, Na3PO4 fosfat de sodiu
• de la oxoacizi cu -os, sufixul -it: Na2SO3 sulfit de sodiu, NaNO2 azotit (nitrit) de sodiu

Perechea sulfat / sulfit și nitrat / nitrit este cea mai des greșită la teze: sufixul -at vine de la acidul cu mai mult oxigen (-ic), sufixul -it de la cel cu mai puțin oxigen (-os).

Denumiri uzuale de reținut: NaCl sare de bucătărie, CaCO3 calcar, marmură, cretă, NaHCO3 bicarbonat de sodiu, CuSO4 · 5H2O piatra vânătă, CaSO4 · 2H2O ghips, KNO3 salpetru.

Cum scrii formula corect și cum navighezi între clase

Formula unui compus se scrie pe baza valențelor sau a numerelor de oxidare, astfel încât suma sarcinilor să fie zero. Metoda practică, cea a încrucișării: scrii simbolurile, pui valențele deasupra, le încrucișezi ca indici, apoi simplifici dacă se poate.

Exemplu: aluminiu (III) și sulfat (II) dau Al2(SO4)3. Calciu (II) și oxigen (II) dau, prin încrucișare, Ca2O2, care se simplifică la CaO — pasul de simplificare este cel uitat cel mai des.

Radicalii acizi cu sarcinile lor, de învățat ca un set: Cl– clorură, NO3– azotat, HCO3– hidrogenocarbonat, HO– hidroxid, SO4 2– sulfat, CO3 2– carbonat, SO3 2– sulfit, S2– sulfură, PO4 3– fosfat, NH4+ amoniu (singurul cation poliatomic din programă).

Legăturile dintre clase, care se cer sub formă de lanțuri de transformări:

• Metal → oxid bazic → bază → sare: Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3
• Nemetal → oxid acid → acid → sare: S → SO2 → SO3 → H2SO4 → Na2SO4

Reacțiile-cheie de reținut ca scheme: oxid bazic plus apă dau bază; oxid acid plus apă dau acid; acid plus bază dau sare și apă (neutralizare); oxid bazic plus acid dau sare și apă; oxid acid plus bază dau sare și apă; oxid bazic plus oxid acid dau sare.

O precizare care aduce puncte: nu toți oxizii bazici reacționează cu apa. Doar oxizii metalelor din grupele I A și II A o fac (Na2O, CaO, BaO). CuO sau Fe2O3 nu reacționează cu apa, iar hidroxizii lor se obțin indirect, prin reacția dintre o sare solubilă a metalului și o bază solubilă: CuSO4 plus NaOH dau Cu(OH)2 precipitat și Na2SO4. Cine scrie CuO plus H2O egal Cu(OH)2 pierde punctul, deși ecuația pare simetrică cu cea a varului.

Test — 6 întrebări ca la examen