La nomenclatura sistematica degli ossoacidi

L’acido solforico si chiama «sulfuric acid» e si è sempre chiamato così. Ma quale regola sistematica descrive la sua struttura? La risposta è nella nomenclatura additiva: H₂SO₄ è [SO₂(OH)₂], e il suo nome additivo completo è dihydroxidodioxidosulfur. Questa è l’informazione strutturale che il nome tradizionale nasconde. Il capitolo IR-8 del testo IUPAC 2005 regola sistematicamente tutti gli ossoacidi, separando i nomi accettati per uso storico da quelli completamente sistematici.

Vediamo come si costruiscono i tre tipi di nome (tradizionale, idrogeno, additivo) per gli ossoacidi più importanti, con le sottigliezze che i testi di primo anno omettono.

Il problema dei nomi tradizionali

I nomi «semi-sistematici» degli ossoacidi (acido ipocloroso, cloroso, clorico, perclorico; acido nitroso, nitrico; acido solforoso, solforico; acido fosforoso, fosforico) seguono un pattern storico basato su suffissi -oso (stato di ossidazione inferiore) e -ico (stato di ossidazione superiore). Il prefisso iper- o per- indica il massimo; il prefisso ipo- indica il minimo. Questi nomi sono ancora accettati da IUPAC 2005 per le sostanze più comuni, ma non permettono di dedurre la formula: «acido fosforoso» potrebbe indicare H₃PO₃ o H₃PO₂, e il testo IUPAC deve distinguere i due isomeri con nomi diversi.

Il nome idrogeno: la nomenclatura IUPAC per tautomeri e strutture complesse

IUPAC 2005 introduce il concetto di nome idrogeno (hydrogen name): il composto viene nominato come «idrogeno» (con prefisso moltiplicativo se necessario) seguito dal nome additivo dell’anione corrispondente tra parentesi tonde, chiuso dal numero di carica totale della specie. Così HClO₄ diventa hydrogen(tetraoxidochlorate), H₂SO₄ diventa dihydrogen(tetraoxidosulfate).

Utilità critica del nome idrogeno: si usa quando la connettività esatta non è specificata (es. tautomeri) o non si vuole indicare. H₂P₂O₇²− può avere i due H su atomi di ossigeno diversi; il nome idrogeno dihydrogen(diphosphate)(2−) li descrive entrambi senza ambiguità sulla posizione. I nomi additivi, invece, specificano esattamente dove è attaccato ogni atomo di idrogeno.

H₂SO₄ = [SO₂(OH)₂] → diidrossidodiossisofosforo (additivo)

Il nome additivo: la struttura nella nomenclatura

Il nome additivo degli ossoacidi segue le regole di IR-7: l’atomo centrale (S, N, P, Cl, ecc.) porta i ligandi indicati come prefissi in ordine alfabetico. I ligandi tipici negli ossoacidi sono ossido (O²− → ossido), idrossido (OH²− → idrossido) e perossido (O₂²− → perossido). Esempi diretti:

Perossoacidi e tioacidi: il sistema per i derivati

Per i derivati in cui un ossigeno è sostituito da un altro atomo o gruppo, IUPAC usa la nomenclatura a sostituzione funzionale (functional replacement nomenclature, IR-8.6). La sostituzione O → S si indica con il prefisso/infisso tio; la sostituzione O → OO con il prefisso peroxy (prefisso) o peroxo (infisso). Esempi classici:

• Acido tisolforico H₂S₂O₃ [SO(OH)₂S]: thiosulfuric acid tradizionale; il nome additivo è dihydroxidooxidosulfidosulfur.
• Acido perossosolforico H₂S₂O₈ [(HO)(O)₂SOOSO₂(OH)]: peroxodisulfuric acid tradizionale (con infisso peroxo); nome additivo: m-peroxido-bis(dihydroxidodioxidosulfur).

Chicca poco nota: il testo IUPAC 2005 indica che «peroxo» (con o) è l’infisso, mentre «peroxy» (con y) è il prefisso nella nomenclatura a sostituzione funzionale. I due coesistono ma in posizioni sintattiche diverse, e confonderli genera nomi scorretti.

L’acido solforico «come coordinazione»: un esercizio

Percorrere l’H₂SO₄ con gli occhi di un chimico di coordinazione: l’atomo di zolfo è l’atomo centrale, circondato da due ossigeni terminali doppiamente legati (ligandi ossido) e due gruppi OH (ligandi idrossido). La formula di coordinazione è [SO₂(OH)₂]. Il nome additivo si costruisce citando prima i ligandi in ordine alfabetico: «dihydroxido» (h) + «dioxido» (o) + «sulfur». Risultato: dihydroxidodioxidosulfur. Nessun numero di ossidazione necessario: la struttura è esplicitata dal nome stesso.

Domande frequenti

I nomi tradizionali degli ossoacidi (acido solforico, ecc.) sono ancora validi secondo IUPAC?

Sì, sono ancora accettati da IUPAC 2005 per le sostanze più comuni, elencate nella Tavola IR-8.1. Non sono però sistematici: non si può dedurre la formula dal nome senza memorizz arla. Nei contesti di precisione (SDS, banche dati) si preferiscono i nomi additivi o idrogeno.

Che cos’è il «nome idrogeno» in IUPAC 2005?

È un tipo di nome per ossoacidi e anioni parzialmente deprotonati in cui si usa «hydrogen» (con prefisso moltiplicativo) unito senza spazio al nome additivo dell’anione tra parentesi, seguito dal numero di carica totale. È utile quando la posizione esatta degli idrogeni non è specificata, come nei tautomeri.

Come si nomina sistematicamente un perossoacido?

Con la nomenclatura a sostituzione funzionale: il prefisso «peroxy» (o l’infisso «peroxo» nell’additiva) indica la sostituzione O → OO nell’acido padre. Acido perossonitrico HNO₄ = peroxynitric acid; nell’additiva è (dioxidanido)dioxidonitrogen.

Come si distingue acido fosforico da acido fosforoso nel sistema sistematico?

Acido fosforico H₃PO₄ ha struttura [PO(OH)₃]: nome additivo trihydroxidooxidophosphorus. Acido fosforoso H₃PO₃ esiste in due forme: [P(OH)₃] è trihydroxidophosphorus; [PH(O)(OH)₂] è hydridodihydroxidooxidophosphorus. Solo il nome additivo le distingue con chiarezza.

Il tioacido si chiama «tiozolforico» o «tiosolforico»?

Il nome tradizionale comunemente usato è thiosulfuric acid (o acido tiosolforico). IUPAC 2005 accetta il prefisso «thio» per indicare la sostituzione O → S, ma segnala che per gli acidi con più sostituzioni (trithio-, tetrathio-) l’infisso-based e l’uso di nomi additivi riducono le ambiguità.