Esercizi: Nomenclatura IUPAC: sostanze semplici, ioni monoatomici e composti binari

Il ferro di un ponte ($\text{Fe}$) e l'anidride carbonica che emettiamo respirando ($\text{CO}_2$): una delle due è una sostanza semplice e l'altra è una sostanza composta. La figura mostra i loro modelli particellari.

Qual è quale? Spiega la differenza tra le due.

Molti estintori sono caricati con il gas $\text{CO}_2$. Nominandolo con i prefissi greci (mono-, di-, tri-) in base al numero di atomi di ossigeno che contiene, come si chiama questo gas?

Usando i prefissi mono-, di- e tri-, scrivi la formula di queste due sostanze: monossido di carbonio e diossido di carbonio. Che differenza c'è tra le due molecole?

Quando un metallo si unisce a un non metallo, il composto si nomina ponendo prima il non metallo con la desinenza -uro e poi il nome del metallo. Applica la regola e nomina il sale da cucina, $\text{NaCl}$, e anche il composto $\text{CaS}$.

Quando un atomo di sodio perde un elettrone diventa $\text{Na}^+$. La figura mostra il processo.

1. a) Spiega che cos'è uno ione.
2. b) $\text{Na}^+$ ha carica positiva o negativa?
3. c) Come si chiama questo ione?

Nomina questi tre ioni monoatomici: $\text{Cl}^-$, $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{O}^{2-}$. Suggerimento: gli ioni positivi conservano il nome dell'atomo (per esempio, lo ione $\text{Na}^+$ si chiama ione sodio) e quelli negativi terminano in -uro (per esempio, lo ione $\text{S}^{2-}$ si chiama ione solfuro).

L'ossigeno ($\text{O}_2$), l'azoto ($\text{N}_2$), il ferro ($\text{Fe}$) e l'elio ($\text{He}$) sono sostanze semplici. Osserva le loro formule e dì quali formano molecole, quali sono formate da atomi singoli e se qualcuna non rientra in nessuno dei due casi.

I composti dell'ossigeno con un altro elemento si chiamano ossidi e si nominano «ossido di» seguito dal nome dell'altro elemento. Il latte di magnesia delle farmacie contiene $\text{MgO}$: nominalo. Nomina anche il composto $\text{Na}_2\text{O}$.

La ruggine rossastra che compare su una bicicletta vecchia è $\text{Fe}_2\text{O}_3$, e in essa il ferro agisce con valenza $3$. Nominala in entrambi i modi: usando i prefissi mono-, di-, tri- e usando la valenza del ferro scritta tra parentesi in numeri romani.

La fluorite, un minerale dai colori vistosi, è $\text{CaF}_2$.

1. a) Nomina questo composto (ricorda la desinenza -uro).
2. b) Ora al contrario: scrivi la formula del solfuro di sodio, che ha due atomi di sodio per ogni atomo di zolfo.

Nelle tue ossa, il calcio è presente come $\text{Ca}^{2+}$.

1. a) Che cosa significa quel $2+$?
2. b) Quanti elettroni ha perso l'atomo di calcio?
3. c) Come si chiama questo ione?

La troilite, un minerale presente in molti meteoriti, ha formula $\text{FeS}$, e in essa il ferro agisce con valenza $2$.

1. a) Nominala con la nomenclatura di Stock (la valenza tra parentesi e in numeri romani).
2. b) Nominala anche usando i prefissi.

Quando l'idrogeno si combina con un metallo, il composto si chiama idruro. Nomina questi due composti: $\text{NaH}$ e $\text{CaH}_2$.

Collega ogni formula al suo nome corretto:

1. a) $\text{Na}_2\text{O}$
2. b) $\text{CO}_2$
3. c) $\text{FeS}$
4. d) $\text{CaF}_2$

1) solfuro di ferro(II)

2) diossido di carbonio

3) fluoruro di calcio

4) ossido di sodio

Il sale comune è formato da ioni $\text{Na}^+$ e ioni $\text{Cl}^-$ ordinati in un reticolo. La figura mostra un pezzo di questo reticolo.

1. a) Spiega perché serve lo stesso numero di ioni di ciascun tipo affinché il sale sia neutro.
2. b) Scrivi la formula del sale e ragiona sul perché non può essere $\text{Na}_2\text{Cl}$.

L'alluminio forma sempre lo ione $\text{Al}^{3+}$ e l'ossigeno forma lo ione $\text{O}^{2-}$.

1. a) Determina quanti ioni di ciascun tipo servono affinché la carica totale dell'ossido di alluminio sia zero.
2. b) Scrivi la formula dell'ossido di alluminio.

Il calcio forma lo ione $\text{Ca}^{2+}$ e il fluoro forma lo ione $\text{F}^-$.

1. a) Ragiona su quanti ioni fluoruro servono per ogni ione calcio affinché la carica totale sia zero.
2. b) Scrivi la formula del fluoruro di calcio.
3. c) Nominalo anche usando i prefissi.

Il ferro può formare due ioni diversi: $\text{Fe}^{2+}$ e $\text{Fe}^{3+}$.

1. a) Scrivi la formula dell'ossido di ferro(II), formato da $\text{Fe}^{2+}$ e $\text{O}^{2-}$.
2. b) Scrivi la formula dell'ossido di ferro(III).
3. c) Nomina i due ossidi usando i prefissi.

In natura esistono i sali $\text{NaCl}$ e $\text{CaCl}_2$, ma non è mai stato trovato un sale $\text{NaCl}_2$. Usa le cariche degli ioni $\text{Na}^+$, $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{Cl}^-$ per giustificare perché la formula $\text{NaCl}_2$ è impossibile e le altre due possono esistere.

Classifica ogni sostanza in sostanza semplice, ossido, idruro o sale binario, e scrivi il suo nome:

1. a) $\text{O}_2$
2. b) $\text{Na}_2\text{O}$
3. c) $\text{CaH}_2$
4. d) $\text{FeS}$
5. e) $\text{N}_2$
6. f) $\text{MgO}$

Il magnesio si trova nel gruppo $2$ della tavola periodica, come il calcio, e il cloro si trova nel gruppo $17$, come il fluoro.

1. a) Prevedi quale ione formerà il magnesio e quale formerà il cloro.
2. b) Scrivi la formula del cloruro di magnesio.
3. c) Spiega da dove hai ricavato le cariche che hai usato.

Nel suo compito in classe, Amina ha scritto questi nomi. Correggi ciascuno e spiega l'errore che ha commesso:

1. a) $\text{NaCl}$: «cloro di sodio»
2. b) $\text{Fe}_2\text{O}_3$: «ossido di ferro(II)»
3. c) $\text{CO}_2$: «monossido di carbonio»

I prefissi mono-, di-, tri- indicano quanti atomi di ciascun elemento ci sono nella formula.

1. a) Scrivi la formula del triossido di dialluminio.
2. b) Scrivi la formula del monossido di carbonio.
3. c) Il triossido di dialluminio si chiama anche, semplicemente, ossido di alluminio. Sapendo che l'alluminio forma solo lo ione $\text{Al}^{3+}$, ragiona sul perché in questo caso si possono togliere i prefissi senza creare confusione.

Nel magazzino di una fabbrica di prodotti per la pulizia ci sono tre flaconi etichettati come $\text{NaF}$, $\text{CaCl}_2$ e «ossido di zinco».

1. a) Nomina i composti $\text{NaF}$ e $\text{CaCl}_2$.
2. b) Scrivi la formula dell'ossido di zinco sapendo che lo zinco forma lo ione $\text{Zn}^{2+}$ e l'ossigeno lo ione $\text{O}^{2-}$.
3. c) Giustifica con le cariche degli ioni perché questo ossido non può avere formula $\text{Zn}_2\text{O}$.

Sfida del tema. Quanta chimica nascondono gli alimenti della tua cucina? Diventa un revisore chimico e redigi una relazione scientifica analizzando le sostanze della tua dispensa.

1. Esplorazione chimica: Individua sulle etichette tre sostanze reali: una semplice (es. $O_2$ nelle confezioni), uno ione monoatomico (es. $F^-$ o $Na^+$ nell'acqua o nel dentifricio) e un composto binario (es. $NaCl$). Scrivi le loro formule, i loro nomi sistematici IUPAC e colloca i loro elementi nella tavola periodica (gruppo e periodo).

2. Laboratorio a casa: Con una bilancia da cucina (incertezza $\pm 1\text{ g}$), misura la massa di 1, 2, 3, 4 e 5 cucchiaini di sale comune ($NaCl$). Registra i dati in una tabella riportando l'incertezza sperimentale e traccia il grafico della massa in funzione del numero di cucchiaini.

3. Trattamento quantitativo: Calcola la massa molecolare di $NaCl$ a partire dalle masse atomiche ($M_{\text{Na}} = 23,0\text{ u}$; $M_{\text{Cl}} = 35,5\text{ u}$). A partire dal coefficiente angolare del tuo grafico, calcola la massa media di un cucchiaino e stima quante unità formula di sale contiene.

Verrà valutato:

• Correttezza delle formule, della nomenclatura IUPAC e della collocazione nella tavola periodica.

• Rigore nella raccolta delle misure casalinghe, espressione dell'incertezza e tracciamento del grafico.

• Precisione nei calcoli di masse atomiche e molecolari applicati ai dati ottenuti.