Le formule chimiche di base utilizzano per lo più simboli chimici e numeri di pedici. La comune molecola d'acqua, ad esempio, contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno ed è scritta come H2O, con i due in pedice. Questa configurazione di base, tuttavia, non sempre racconta l'intera storia. A volte, le formule chimiche hanno bisogno di numeri e simboli in apice per fornire informazioni sul peso e la carica degli atomi coinvolti in una reazione chimica.

Storia

Il chimico svedese Jons Jakob Berzelius all'inizio del XIX secolo ha creato il moderno sistema per scrivere formule chimiche. Sotto la sua supervisione presso la Royal Swedish Academy of Science, gli studenti hanno scoperto diversi nuovi elementi, tra cui vanadio e litio, e Berzelius stesso ha scoperto diversi elementi e determinato il peso molecolare di quasi tutti gli elementi conosciuti al momento. Per semplificare le formule con così tanti elementi, Berzelius ha creato i simboli a una e due lettere per rappresentare gli elementi. Al momento, il numero di ciascun elemento in una molecola era indicato con un apice. Oggi i numeri degli indici mostrano le proporzioni degli elementi.

Isotopi

I numeri in apice ora definiscono gli isotopi in formule chimiche. Gli isotopi sono varietà dello stesso elemento chimico che hanno diverse masse. Il numero di protoni, la particella subatomica a carica positiva, determina l'identità di un elemento. Gli elementi, tuttavia, possono avere un numero diverso di neutroni, la particella subatomica a carica neutra, e mantengono ancora la loro identità elementale. Le formule chimiche usano un numero in apice prima del simbolo dell'elemento per indicare la massa dell'isotopo.

Esempi

L'uranio, per esempio, può avere da 141 a 146 neutroni, sebbene più del 99 percento dell'uranio in natura contiene 146 neutroni. Con 146 neutroni, il peso atomico dell'uranio è di 238 unità di massa atomica, quindi un apice 238 prima del simbolo dell'uranio, U, indica quell'isotopo. L'isotopo con 143 neutroni, usato nel nucleare e nelle armi, è indicato con un apice 235, per indicare il suo peso atomico di 235. Le formule per molte reazioni chimiche standard non usano numeri in apice per gli isotopi quando gli elementi hanno la massa atomica comune, anche se non sarebbe scorretto indicare che in apice.

Ioni

Le formule chimiche potrebbero anche usare un apice dopo un simbolo chimico per identificare gli ioni. Gli ioni sono atomi o molecole che non hanno un numero uguale di protoni ed elettroni, la particella subatomica caricata negativamente. Questo crea un atomo o una molecola caricata negativamente, un anione o carica positiva, un catione. Un segno più o meno in apice dopo che il simbolo chimico mostra questa carica. Un numero prima che il segno più o meno indichi il livello della carica. Ad esempio, un apice 3+ indica che lo ione ha altri tre protoni rispetto agli elettroni.

Esempi

Come esempio, all'elemento rame possono mancare uno o due elettroni. Quando manca un elettrone, lo ione rame è indicato con un unico apice più il segno che segue il suo simbolo, Cu. Quando mancano due elettroni, lo ione, chiamato cuprico, ha il simbolo Cu seguito da +2 in apice. Se una molecola esiste come isotopo, la formula chimica indica ciò ponendo la formula molecolare completa tra parentesi seguita dal soprascritto che mostra la carica.