Classe quarta, secondaria di secondo gradoPercorso edumaterial
Che cosa imparerai
- Scrivi la carica di ciascun ione.
- Trova il minimo rapporto che dà carica totale zero.
- Scrivi la formula empirica.
Prima di iniziare
- Ione
- Carica elettrica
- Formula chimica
Idea chiave
Nel cloruro di sodio solido gli ioni non si raccolgono in molecole NaCl isolate: formano un reticolo esteso con attrazioni elettrostatiche. La formula NaCl esprime il rapporto minimo 1:1 tra Na⁺ e Cl⁻. Un modello a sfere rende visibile la ripetizione, ma le aste disegnate non sono bastoncini fisici né legami covalenti discreti.
Regola
Per una formula ionica bilancia le cariche totali: Mg²⁺ richiede due Cl⁻, quindi MgCl₂. Il pedice descrive il rapporto nell'unità di formula; non conclude che esista una molecola separata MgCl₂ nel cristallo.
Come procedere
- Scrivi la carica di ciascun ione.
- Trova il minimo rapporto che dà carica totale zero.
- Scrivi la formula empirica.
- Distingui reticolo da molecola discreta.
Esempio risolto
Qual è la formula del composto formato da Mg²⁺ e Cl⁻?
- Una carica +2 richiede due cariche −1.
- Il rapporto minimo è 1 magnesio : 2 cloruri.
- +2+2(−1)=0.
MgCl₂
Formula di rapporto, struttura estesa
In un solido ionico come NaCl, gli ioni formano un reticolo esteso mantenuto da interazioni elettrostatiche; non sono raccolti in molecole NaCl isolate. La formula indica il rapporto minimo fra specie ioniche, una unità di formula, non un oggetto discreto separato dal resto del cristallo. Per MgCl₂, ogni Mg²⁺ richiede nel rapporto globale due Cl⁻ per neutralità elettrica. Questo non significa che in ogni minuscolo frammento visivo si debbano trovare esattamente un magnesio e due cloruri: la formula descrive la composizione complessiva ideale. Le sfere e le aste di un modello didattico rendono visibile la ripetizione, ma le aste non sono bastoncini fisici e non provano legami covalenti fra coppie privilegiate. Dimensioni e colori delle sfere sono convenzioni grafiche, non misure di raggi ionici nella figura.
Cariche e proprietà
Per proporre la formula di un composto ionico semplice, scrivi le cariche degli ioni e trova il minimo insieme che dia carica totale zero. Con Al³⁺ e O²⁻, il minimo comune di sei unità di carica porta al rapporto 2:3 e alla formula Al₂O₃. I pedici non sono cariche: indicano conteggi relativi. In un cristallo puro gli ioni occupano posizioni ripetute; per far passare corrente è necessario che cariche possano muoversi. In molti solidi ionici ordinari gli ioni sono vincolati nel reticolo e la conduzione elettrica è scarsa, mentre nel fuso o in soluzione gli ioni possono muoversi. Questa generalizzazione va applicata al materiale concreto e alle condizioni date; non deriva dal solo colore del modello. La dissoluzione non trasforma necessariamente gli ioni in atomi neutri: spesso li separa e solvata.
Verifiche e limiti del modello
Una formula plausibile deve soddisfare neutralità e rapporto minimo, ma questi due controlli non dimostrano che una particolare sostanza sia stabile o ottenibile. La chimica reale include energia reticolare, idratazione, struttura e condizioni di formazione. Anche il linguaggio «trasferimento di un elettrone» è un modello utile per introdurre certi casi, non una fotografia istantanea del processo di formazione del reticolo. Per leggere uno schema, conta la ripetizione delle specie e verifica se i confini del disegno tagliano celle: ciò che appare come una coppia isolata può essere soltanto un ritaglio di una struttura estesa. Se la domanda chiede unità di formula, non rispondere con «molecole» senza giustificazione. Per un sale con ioni poliatomici bisogna conservare il gruppo e usare parentesi quando il rapporto ne richiede più copie. Il bilancio delle cariche resta il controllo centrale. Se si conta una cella del reticolo, alcuni ioni ai bordi sono condivisi con celle vicine. Un conteggio corretto usa le frazioni geometriche di appartenenza; contare ogni sfera di bordo come intera può dare un rapporto falso rispetto alla formula del cristallo.
Problema di trasferimento
Sono dati gli ioni Ca²⁺ e NO₃⁻. Trova la formula minima del composto ionico, mantenendo integro lo ione poliatomico.
- Una carica +2 richiede due cariche −1.
- Occorrono un Ca²⁺ e due gruppi NO₃⁻: Ca(NO₃)₂.
- La formula è un rapporto nel solido, non il nome di una molecola discreta con un singolo calcio isolato.
Controlla +2+2(−1)=0 e conserva le parentesi sul gruppo ripetuto.
Un altro errore da evitare
Scrivere CaNO₃₂ senza parentesi rende ambiguo il gruppo nitrato ripetuto.
Un altro errore da evitare
Trattare ogni coppia di sfere adiacenti come una molecola separata ignora il reticolo esteso.
Errore da evitare
Chiamare ogni coppia colorata del disegno 'molecola NaCl' o scambiare il pedice 2 con una carica dell'intero cristallo.
Prova subito
Na⁺ e Cl⁻ richiedono rapporto minimo?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 1:1
+1−1=0.
Mg²⁺ e Cl⁻ danno quale formula?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: MgCl₂
Servono due cloruri.
Il solido NaCl è fatto di molecole isolate NaCl?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: No
È un reticolo ionico esteso.
La formula NaCl indica rapporto tra ioni?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Sì
È 1:1 nell'unità di formula.
Le aste del disegno sono legami covalenti provati?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: No
Segnalano vicinanza nel modello.
Allineamento curricolare e fonti
- Studiare struttura della materia, sistema periodico e legami chimici. (SECONDO BIENNIO; assegnazione alla classe editoriale). · DM 211/2010 · Allegato F · Liceo scientifico ordinario · parte 1
Continua lungo questo corridoio
Esercitarsi su questo: Legame ionico e reticolo: formula e particelle