Nomenclatura chimica
Sono noti più di 4 milioni di composti chimici, e tale numero è in
costante aumento. La nomenclatura chimica è utile in quanto permette di
attribuire ad ogni composto un nome unico, senza possibilità di ambiguità e
travisamento, con il quale i chimici possano identificarlo e distinguerlo da
tutti gli altri composti. Anche se rimangono ancora da superare in tal senso
alcune difficoltà, questo scopo è stato largamente raggiunto. Inoltre si cerca
attualmente di mettere a punto degli schemi per poter ulteriormente semplificare
l'uso della nomenclatura chimica sistematica.
Il principio che sta alla base della nomenclatura chimica è lo sviluppo di
sistemi che mettano in relazione il nome
del composto con la sua struttura. In particolare, tre eventi storici
hanno contribuito in modo determinante allo sviluppo della nomenclatura chimica.
Il primo fu la presentazione, nel 1787, da parte di un gruppo di chimici
francesi, fra i quali Antoine Laurent Lavoisier e Claude Louis Berthollet, di un
sistema generale riguardante i composti inorganici. Il secondo evento
fondamentale fu il congresso di Ginevra nel 1892, durante il quale furono
stabiliti i principi basilari relativi alla nomenclatura dei composti organici.
Il terzo evento fu la formazione di una commissione particolare che si occupasse
della nomenclatura chimica come parte importante delle attività della International
Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Organizzata per la prima volta
nel 1911 sotto il nome di International Union of Chemistry (IUC), la
IUPAC riprese i lavori con il suo nuovo nome nel 1920, dopo la prima guerra
mondiale. La commissione per la nomenclatura organica pubblicò un resoconto
definitivo nel 1930, mentre quella per la nomenclatura inorganica lo pubblicò
nel 1940; entrambe le nomenclature sono state ulteriormente aggiornate e
modificate. Attualmente tutte le modifiche da apportare alla nomenclatura
chimica vengono preventivamente valutate dalle commissioni per la nomenclatura
della IUPAC.
Per molti composti inorganici i chimici, per molto tempo, si sono
accontentati più dei nomi di origine stechiometrica (v. stechiometria) che non
di quelli di origine strutturale. Per i composti
binari, comunque, il costituente più elettropositivo viene indicato col
nome dell'elemento corrispondente, preceduto dal nome dell'elemento più
elettronegativo a cui viene aggiunta la desinenza -uro;
inoltre l'elemento più elettronegativo viene solitamente disposto alla destra
nella formula, indicato dal corrispondente simbolo chimico. Il numero di atomi
di ciascun elemento viene rappresentato per mezzo di un prefisso numerico o con
un'indicazione dello stato di ossidazione (numero di ossidazione) dell'elemento
che presenta capacità di combinazione variabile. I composti binari con
l'idrogeno vengono detti idruri.
Tuttavia i composti binari con l'idrogeno formati dai non metalli assumono dei
nomi specifici, alcuni dei quali si avvicinano strettamente ai nomi usati per
gli idrocarburi.
Gli idruri dello zolfo e dei non
metalli del gruppo VII B della tavola periodica (v. alogeni) hanno
carattere acido e sono indicati col nome generico di idracidi.
Vengono individuati aggiungendo la desinenza -idrico.
Gli idruri di boro richiedono
uno speciale trattamento in quanto la maggior parte di questi composti è
costituita da raggruppamenti di atomi di boro. Il loro nome viene genericamente
indicato col termine borano, con un prefisso numerico indicante il numero di
atomi di boro, e seguito da un numero arabo in parentesi indicante il numero di
atomi di idrogeno.
I composti binari con l'ossigeno
sono indicati genericamente come ossidi;
in essi l'ossigeno, essendo sempre l'elemento più elettronegativo (tranne che
rispetto al fluoro), viene scritto sulla destra nella formula corrispondente.
Tali ossidi si distinguono in ossidi
basici e ossidi acidi a
seconda se sono formati da metalli o da non metalli. Di solito occorre un
prefisso numerico sia per indicare il numero di atomi di ossigeno che per
indicare il numero di atomi dell'altro elemento nella formula. Buona parte degli
ossidi acidi viene ancora indicata, invece che col termine "ossido",
col termine "anidride",
in quanto con l'acqua possono dare origine ai corrispondenti acidi. Gli ossidi
basici possono formare con l'acqua i cosiddetti idrossidi
(o ossidi idrati) quasi sempre di natura basica (v. acidi e basi), mentre gli
ossidi acidi, detti anidridi, originano gli acidi. La reazione fra acidi e basi,
o neutralizzazione, dà origine ai sali. Servendosi di opportuni prefissi e
suffissi è possibile differenziare in modo generale i vari stati di ossidazione
che sono attribuibili all'elemento centrale negli idrossidi, negli acidi e, come
conseguenza, nei sali. I nomi che ne derivano, tuttavia, non sono né
stechiometrici, né strutturali. Di solito un numero di ossidazione maggiore
corrisponde ad una desinenza -ico
negli idrossidi e negli acidi, ma nei sali, a questi ultimi, va sostituita la
desinenza -ato. Alla
stessa maniera, per un numero di ossidazione più basso vengono usate le due
desinenze -oso e -ito.
Al contrario, il prefisso per-
serve per individuare il più alto fra due numeri di ossidazione elevati, mentre
il prefisso ipo- individua
il più basso fra due numeri di ossidazione bassi. La nomenclatura attuale
indicata dalla IUPAC, ma non entrata ancora nell'uso comune, utilizza solo le
due desinenze -ico e -ato, ma premette al nome dell'atomo centrale il prefisso
osso- indicante la presenza degli ossigeni, a cui va ulteriormente aggiunto un
prefisso numerico indicante il numero di atomi di ossigeno. Al nome dell'atomo
centrale, con la sua appropriata desinenza, deve inoltre seguire il suo numero
di ossidazione in numeri romani in parentesi.
Il nome della maggior parte degli ioni
(atomi o gruppi di atomi carichi) sono gli stessi di quelli usati nei nomi dei
corrispondenti sali. I nomi indicanti quei cationi
ottenibili aggiungendo un protone ad un idruro sono formati aggiungendo il
suffisso -onio alla radice del nome del corrispondente idruro. Gli anioni
che si ottengono invece per perdita di un protone dall'idruro conservano la
desinenza -uro tranne alcune eccezioni.
Forse il metodo più generale per dare un nome ai composti inorganici è
quello seguito nella nomenclatura dei composti di coordinazione. Questo metodo
è un sistema additivo nel quale i leganti sono indicati come prefissi in ordine
alfabetico, aggiunti al nome dell'elemento che forma l'atomo centrale. Lo stato
di ossidazione dell'elemento (atomo centrale), o la carica eventualmente portata
dal composto di coordinazione, segue il nome dell'atomo centrale ed è chiuso in
parentesi. Il nome dell'atomo centrale viene modificato con l'aggiunta della
desinenza -ato se il complesso è anionico. Se invece il complesso è neutro o
cationico, non viene effettuato alcun cambiamento sul nome dell'atomo centrale.
I leganti capaci di dar luogo a più di un legame con l'atomo centrale (leganti
chelanti) si dicono multidentati, ma sono trattati come se fossero gruppi
monodentati. Per leganti che possono coordinare attraverso entrambi gli atomi
costituenti (o con due degli atomi a disposizione), per rendere evidente il
punto in cui il legante va ad attaccarsi all'atomo centrale, si aggiunge, in
corsivo, il simbolo dell'atomo o degli atomi tramite i quali avviene il legame,
dopo il nome del legante. Il comportamento di parecchi composti porta alla loro
designazione come composti di addizione. Le formule vanno scritte inframmettendo
un punto fra i composti che prendono parte allo stesso composto di addizione. I
composti di addizione formati da sali ed acqua vendono spesso chiamati idrati,
mentre quelli con l'ammoniaca ammoniati. I nomi sistematici di tali composti
sono indicati con un rapporto numerico.
La nomenclatura dei composto organici è basata sul concetto di sostituzione
degli atomi di idrogeno implicitamente presenti attaccati di solito ad atomi di
carbonio, per ottenere composti derivati. I composti aciclici, o alifatici, sono
alla base del sistema.
A partire dal pentano, il
prefisso numerico dà il numero di atomi di carbonio. Le catene idrocarburiche
ramificate vengono considerate come derivati ottenuti per sostituzioni con
radicali sulle catene idrocarburiche non ramificate. Per indicare la posizione
della sostituzione vengono usati numeri arabi. I legami multipli vengono
indicati per mezzo di un appropriato suffisso -ene
(per i doppi legami), -ino
(per i tripli legami), con dei numeri arabi indicanti la loro posizione nella
catena. Una numerazione definitiva lungo una catena viene ottenuta assegnando il
più basso numero arabo indicativo al legame insaturo, cioè iniziando la
numerazione nell'estremo della catena a cui è più vicino un doppio o un triplo
legame.
Gli anelli idrocarburici saturi vengono chiamati indicando i prefissi
strutturali prima dei nomi delle corrispondenti catene idrocarburiche non
ramificate con lo stesso numero di atomi di carbonio (v. ciclici, composti). I
prefissi, ciclo-, biciclo-,
triciclo- e così via indicano il
numero di anelli; i prefissi spiro-
dispiro- e così via, indicano
sistemi aventi un atomo comune a due anelli e il numero di tali atomi. Come per
gli idrocarburi aciclici, i suffissi -ene e -ino indicano insaturazione, ed una
numerazione definitiva è ottenibile assegnando il numero indicativo più basso,
consistente con la numerazione definita del sistema, al legame multiplo.
Un gruppo estremamente importante di idrocarburi ciclici è noto col nome di
composti aromatici. Questi
presentano delle strutture insature con un sistema di legami delocalizzati
rappresentato, di solito, per mezzo di un'alternanza di legami singoli e doppi
o, meglio, per mezzo di un anello interno alla struttura esagonale indicante la
nuvola elettronica delocalizzata. I sistemi ciclici fondamentali sono stati per
molto tempo indicati con nomi d'uso corrente, utili per dare il nome ai loro
derivati sostituiti e anche per indicare altri sistemi ciclici. Sistemi ciclici
che contengono anche atomi diversi dagli atomi di carbonio all'interno della
struttura ciclica, vengono chiamati eterocicli.
Anche molti di questi sono noti con i loro nomi correnti, che servono sia per
indicare i loro composti derivati, sia per indicare altri composti eterociclici.
Non tutti i nomi dei composti organici sono strettamente sostitutivi. Forse
la variante più strettamente usata è la nomenclatura radicofunzionale. La
nomenclatura sostitutiva considera i gruppi funzionali come parte integrante
della molecola (in sostituzione di un atomo di idrogeno), mentre invece la
nomenclatura radicofunzionale non usa prefissi o suffissi, ma indica il gruppo
funzionale con una parola a sé stante posta alla fine o all'inizio di un nome a
più parole. Un nome a più parole viene usato anche con molti composti derivati
dagli acidi carbossilici.
I polimeri possono essere di due tipi: di addizione (partendo da un monomero
insaturo si può avere una catena in accrescimento per omo-addizione) e di
condensazione (perdita di una piccola molecola volatile, di solito acqua, fra
due estremi reattivi di due molecole polifunzionali; v. polimerizzazione). Ai
polimeri del primo tipo vengono spesso dati nomi nei quali il prefisso -poli
precede il nome della molecola di partenza.
Il nome dei polimeri del secondo tipo viene invece ottenuto considerando il
polimero come formato dall'apertura dell'anello del prodotto monomerico dei
reagenti. Il metodo ufficiale (ACS e IUPAC) di indicare i polimeri lineari è
basato sul nome sistematico della più piccola unità strutturale che si ripete
nel polimero.
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