Notazione di Stock ed Ewens-Bassett

Quando si vede «ferro(III) solfato» e «ferro(3+) solfato» accanto nella stessa tavola, si può pensare a una ridondanza. In realtà sono due convenzioni concettualmente diverse: la prima indica lo stato di ossidazione in numeri romani (notazione di Stock), la seconda indica la carica ionica in cifre arabe con segno (numero di carica, o Ewens-Bassett). IUPAC 2005 chiarisce quando preferire l’una e quando l’altra — e la risposta non è ovvia.

L’articolo base sui numeri di ossidazione copre le regole di assegnazione. Qui ci concentriamo sull’uso delle due notazioni nella nomenclatura, con le sottiliezze che i testi generali spesso omettono.

La notazione di Stock: numeri romani e stato di ossidazione

Alfred Stock propose nel 1919 di indicare lo stato di ossidazione del metallo con un numero romano in parentesi tonde, subito dopo il nome dell’elemento: ferro(II), ferro(III), rame(I), rame(II). La convenzione è tuttora in uso ed è spesso la più immediata per i composti di metalli di transizione dove lo stato di ossidazione è definito senza ambiguità.

Regola spesso ignorata: il numero romano 0 si usa per lo stato di ossidazione zero, e non si omette quando è necessario distinguere. Esempi dal testo IUPAC: pentacarbonylferro(0) per [Fe(CO)₅], pentacarbonylmanganate(I) per [Na][Mn(CO)₅]. L’assenza di numero di ossidazione in un nome non significa zero: significa che non è specificato.

Stock: ferro(III) solfato  |  Ewens-Bassett: ferro(3+) solfato

Il numero di carica (Ewens-Bassett): cifre arabe e carica ionica

Il numero di carica indica la carica totale dello ione, scritta in cifre arabe seguite dal segno (prima il numero, poi il segno: «2+» non «+2»). Si usa in parentesi tonde dopo il nome. Esempi: sodio(1+), cromio(3+), esacianidoferrato(4−). Una regola spesso dimenticata: l’unità va sempre scritta esplicitamente, quindi si scrive «1+» e non «+».

IUPAC 2005 dichiara esplicitamente che il numero di carica è preferibile allo stato di ossidazione in nomenclatura quando la determinazione dello stato di ossidazione è ambigua o soggettiva. Per i composti organometallici con legami metal-carbonio, per esempio, l’attribuzione dello stato di ossidazione dipende da convenzioni (il gruppo metile è considerato metanide CH₃− o neutro?), mentre la carica totale del complesso è inequivocabile.

Quando usare Stock e quando il numero di carica

La tavola seguente riassume i criteri di scelta secondo IUPAC 2005:

Una chicca poco nota: il testo IUPAC 2005 specifica che per gli ioni omopoliatomici come Hg₂²⁺ o Bi₅´⁺ non si devono più usare numeri di ossidazione, perché porterebbero a un numero frazionario per ciascun atomo — Hg(I) per dimercurio(2+) sarebbe corretto ma fuorviante; Bi(4/5) per pentabismuto(4+) è semplicemente inutilizzabile.

Regole pratiche di scrittura

Stock: numero romano immediatamente dopo il nome, senza spazio, in parentesi tonde. Positivo, negativo o zero (es. [Fe(CO)₅] → iron(0) o pentacarbonyliron(0)). Il segno positivo non è mai scritto.

Ewens-Bassett: numero arabo con segno immediatamente dopo il nome, senza spazio, in parentesi tonde. L’unità va sempre scritta: «1+», mai «+». Il segno viene dopo il numero. Questi dettagli tipografici non sono stilistici ma normativi.

Il rapporto con il controione

In un sale o in un complesso ionico, la scelta di Stock o numero di carica per il catione non influenza il nome dell’anione, ma è coerente: se si usa Stock per il catione si preferisce il nome sistematico dell’anione senza numero di carica; se si usa il numero di carica si può aggiungere il numero di carica anche all’anione se ambiguo. La pratica più diffusa è di omettere il numero di carica dell’anione se è univoco (cloruro, solfato, ecc.).

Domande frequenti

Qual è la differenza tra notazione di Stock e numero di carica?

La notazione di Stock indica lo stato di ossidazione formale dell’atomo (numero romano), non la carica ionica. Il numero di carica indica la carica totale dello ione (arabo con segno). Per un catione semplice come Fe³⁺, ferro(III) e ferro(3+) coincidono; per sistemi complessi come composti organometallici o ioni omoatomici divergono.

Perché IUPAC 2005 preferisce il numero di carica per i composti organometallici?

Perché nei composti organometallici l’attribuzione dello stato di ossidazione dipende da convenzioni (il legante metile è considerato anione metanide o neutro?), rendendo il numero romano ambiguo e dipendente dall’accordo scelto. La carica ionica totale del complesso è invece inequivocabile e misurabile.

Come si scrive correttamente il numero di carica in un nome?

Subito dopo il nome, senza spazio, in parentesi tonde; il numero precede il segno: «ferro(2+)», «ferrato(4−)», «sodio(1+)». L’unità va sempre scritta esplicitamente: mai «ferro(+)» per ferro(1+).

Perché non si usa Stock per il dimercurio Hg₂²⁺?

Perché dimercurio(2+) ha due atomi di mercurio che si condividono la carica complessiva 2+, attribuendo formalmente Hg(I) a ciascuno. Il testo IUPAC 2005 stabilisce esplicitamente che i numeri di ossidazione non si usano più per gli ioni omopoliatomici proprio per evitare queste ambiguità. Si usa «dimercurio(2+)» e non «dimercurio(I)».

Si può usare sia Stock che il numero di carica nello stesso nome?

Non si mescolano in un singolo nome. Si sceglie una delle due convenzioni e la si applica coerentemente. Nella letteratura si trovano spesso entrambe le versioni di un nome elencate affiancate, ma in un documento SDS o in un registro chimico si sceglie una e si mantiene.