Τι είναι ένα Υπερκείμενο σε Χημικό Τύπο;

Οι βασικοί χημικοί τύποι χρησιμοποιούν κυρίως χημικά σύμβολα και αριθμούς συνδρομητών. Το κοινό μόριο ύδατος, για παράδειγμα, περιέχει δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου και γράφεται ως H2O, με τα δύο σε συνδρομή. Αυτή η βασική ρύθμιση, ωστόσο, δεν λέει πάντα ολόκληρη την ιστορία. Κατά καιρούς, οι χημικοί τύποι χρειάζονται υπεργράφους αριθμούς και σύμβολα για να δώσουν πληροφορίες σχετικά με το βάρος και το φορτίο των ατόμων που εμπλέκονται σε μια χημική αντίδραση.

Ο Σουηδός χημικός Jons Jakob Berzelius στις αρχές του 19ου αιώνα δημιούργησε το σύγχρονο σύστημα συγγραφής χημικών τύπων. Υπό την επίβλεψη του στη Βασιλική Ακαδημία Επιστημών της Σουηδίας, οι μαθητές ανακάλυψαν αρκετά νέα στοιχεία, όπως το βανάδιο και το το λίθιο, και ο ίδιος ο Μπερζέλιος ανακάλυψε διάφορα στοιχεία και καθόρισε το μοριακό βάρος σχεδόν όλων των γνωστών στοιχείων στο χρόνος. Για να απλοποιήσει τους τύπους με τόσα πολλά στοιχεία, ο Berzelius δημιούργησε τα σύμβολα ενός και δύο γραμμάτων για να αντιπροσωπεύσει στοιχεία. Εκείνη την εποχή, ο αριθμός κάθε στοιχείου σε ένα μόριο υποδείχθηκε από το υπεργράφημα. Σήμερα, οι αριθμοί συνδρομητών δείχνουν τις αναλογίες των στοιχείων.

Οι αριθμοί υπεργράφων καθορίζουν τώρα τα ισότοπα σε χημικούς τύπους. Τα ισότοπα είναι ποικιλίες του ίδιου χημικού στοιχείου που έχουν διαφορετικές μάζες. Ο αριθμός των πρωτονίων, το θετικά φορτισμένο υποατομικό σωματίδιο, καθορίζει την ταυτότητα ενός στοιχείου. Τα στοιχεία, ωστόσο, μπορούν να έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων, το ουδέτερο φορτισμένο υποατομικό σωματίδιο, και εξακολουθούν να διατηρούν τη στοιχειακή τους ταυτότητα. Οι χημικοί τύποι χρησιμοποιούν έναν αριθμό υπεργράφου πριν από το σύμβολο του στοιχείου για να δείξουν τη μάζα του ισότοπου.

Το ουράνιο, για παράδειγμα, μπορεί να έχει 141 έως 146 νετρόνια, αν και περισσότερο από το 99 τοις εκατό του ουρανίου στη φύση περιέχει 146 νετρόνια. Με 146 νετρόνια, το ατομικό βάρος του ουρανίου είναι 238 μονάδες ατομικής μάζας, οπότε ένα υπεργράφημα 238 πριν από το σύμβολο του ουρανίου, U, δείχνει αυτό το ισότοπο. Το ισότοπο με 143 νετρόνια, που χρησιμοποιείται στην πυρηνική ενέργεια και στον εξοπλισμό, υποδεικνύεται με έναν υπεργράφο 235, για να δείξει το ατομικό του βάρος 235. Οι τύποι για πολλές τυπικές χημικές αντιδράσεις δεν χρησιμοποιούν υπεργράφους για ισότοπα όταν το τα στοιχεία έχουν την κοινή ατομική μάζα, αν και δεν θα ήταν λανθασμένο να υποδηλώνουμε ότι στο υπεργράφημα.

Οι χημικοί τύποι θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιούν υπεργράφημα μετά από ένα χημικό σύμβολο για τον προσδιορισμό των ιόντων. Τα ιόντα είναι άτομα ή μόρια που δεν έχουν ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, το αρνητικά φορτισμένο υποατομικό σωματίδιο. Αυτό δημιουργεί ένα άτομο ή μόριο που είτε είναι αρνητικά φορτισμένο, ένα ανιόν, είτε θετικά φορτισμένο, ένα κατιόν. Ένα σύμβολο συν ή πλην στο υπεργράφημα αφού το χημικό σύμβολο εμφανίσει αυτήν τη χρέωση. Ένας αριθμός πριν από το σύμβολο συν ή πλην δείχνει το επίπεδο της χρέωσης. Για παράδειγμα, ένας υπεργράφος 3+ υποδεικνύει ότι το ιόν έχει τρία περισσότερα πρωτόνια από τα ηλεκτρόνια.

Για παράδειγμα, το στοιχείο χαλκού μπορεί να υπάρχει λείπει ένα ή δύο ηλεκτρόνια. Όταν λείπει ένα ηλεκτρόνιο, το ιόν χαλκού επισημαίνεται με ένα μόνο υπεργράφημα και το σύμβολο μετά από αυτό σύμβολο, Cu. Όταν λείπουν δύο ηλεκτρόνια, το ιόν, που ονομάζεται cupric, έχει το σύμβολο Cu ακολουθούμενο από +2 in υπεργράφημα. Εάν ένα μόριο υπάρχει ως ισότοπο, ο χημικός τύπος το υποδεικνύει τοποθετώντας τον πλήρη μοριακό τύπο σε αγκύλες ακολουθούμενο από το παραπάνω κείμενο που δείχνει το φορτίο.