Les formules chimiques de base utilisent principalement des symboles chimiques et des indices. La molécule d'eau commune, par exemple, contient deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène et s'écrit comme H2O, avec les deux en indice. Cette configuration de base, cependant, ne dit pas toujours toute l'histoire. Parfois, les formules chimiques ont besoin d'indices et de symboles pour donner des informations sur le poids et la charge des atomes impliqués dans une réaction chimique.

Historique

Le chimiste suédois Jons Jakob Berzelius au début du 19ème siècle le système moderne d'écriture de formules chimiques. Sous sa supervision à l'Académie royale suédoise des sciences, les étudiants ont découvert plusieurs nouveaux éléments, dont le vanadium et le lithium, et Berzelius lui-même a découvert plusieurs éléments et déterminé le poids moléculaire de presque tous les éléments connus à l'époque. Pour simplifier les formules avec autant d'éléments, Berzelius créa les symboles à une et deux lettres pour représenter les éléments. À l'époque, le nombre de chaque élément dans une molécule était indiqué en exposant. Aujourd'hui, les indices indiquent les proportions des éléments.

Isotopes

Les nombres en exposant définissent maintenant les isotopes dans les formules chimiques. Les isotopes sont des variétés du même élément chimique qui ont des masses différentes. Le nombre de protons, la particule subatomique chargée positivement, détermine l'identité d'un élément. Les éléments, cependant, peuvent avoir différents nombres de neutrons, la particule subatomique chargée de manière neutre, tout en conservant leur identité élémentaire. Les formules chimiques utilisent un nombre en exposant avant le symbole de l'élément pour indiquer la masse de l'isotope.

Exemples

L'uranium, par exemple, peut avoir 141 à 146 neutrons, bien que plus de 99% de l'uranium dans la nature contient 146 neutrons. Avec 146 neutrons, le poids atomique de l'uranium est de 238 unités de masse atomique, donc un exposant 238 avant le symbole de l'uranium, U, indique cet isotope. L'isotope avec 143 neutrons, utilisé dans l'énergie nucléaire et l'armement, est indiqué avec un exposant 235, pour indiquer son poids atomique de 235. Les formules pour beaucoup de réactions chimiques standard n'utilisent pas des nombres d'exposant pour les isotopes quand les éléments ont la masse atomique commune, mais il ne serait pas incorrect d'indiquer cela en exposant.

Ions

Les formules chimiques peuvent aussi utiliser un indice supérieur après un symbole chimique pour identifier les ions. Les ions sont des atomes ou des molécules qui n'ont pas un nombre égal de protons et d'électrons, la particule subatomique chargée négativement. Cela crée un atome ou une molécule qui est chargé négativement, un anion, ou chargé positivement, un cation. Un signe plus ou moins en exposant après le symbole chimique indique cette charge. Un nombre avant que le signe plus ou moins indique le niveau de la charge. Par exemple, un exposant 3+ indique que l'ion a trois protons de plus que les électrons.

Exemples

À titre d'exemple, l'élément cuivre peut exister manquant un ou deux électrons. Quand il manque un électron, l'ion cuivre est indiqué avec un seul signe plus exposant suivant son symbole, Cu. Quand deux électrons manquent, l'ion, appelé cuprique, a le symbole Cu suivi de +2 en exposant. Si une molécule existe en tant qu'isotope, la formule chimique l'indique en plaçant la formule moléculaire complète entre parenthèses suivie de l'exposant montrant la charge.