Las fórmulas químicas básicas utilizan principalmente símbolos químicos y números subíndices. La molécula de agua común, por ejemplo, contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno y se escribe como H2O, con los dos en subíndice. Sin embargo, esta configuración básica no siempre cuenta toda la historia. A veces, las fórmulas químicas necesitan números y símbolos en superíndice para dar información sobre el peso y la carga de los átomos involucrados en una reacción química.
Historia
El químico sueco Jons Jakob Berzelius a principios del siglo XIX creó el sistema moderno para escribir fórmulas químicas. Bajo su supervisión en la Real Academia Sueca de Ciencias, los estudiantes descubrieron varios elementos nuevos, incluidos vanadio y litio, y el propio Berzelius descubrió varios elementos y determinó el peso molecular de casi todos los elementos conocidos en el hora. Para simplificar fórmulas con tantos elementos, Berzelius creó los símbolos de una y dos letras para representar elementos. En ese momento, el número de cada elemento en una molécula se indicaba con un superíndice. Hoy, los números de subíndice muestran las proporciones de los elementos.
Isótopos
Los números en superíndice ahora definen isótopos en fórmulas químicas. Los isótopos son variedades del mismo elemento químico que tienen diferentes masas. El número de protones, la partícula subatómica cargada positivamente, determina la identidad de un elemento. Los elementos, sin embargo, pueden tener diferentes números de neutrones, la partícula subatómica con carga neutra, y aún mantener su identidad elemental. Las fórmulas químicas usan un número en superíndice antes del símbolo del elemento para indicar la masa del isótopo.
Ejemplos de
El uranio, por ejemplo, puede tener de 141 a 146 neutrones, aunque más del 99 por ciento del uranio en la naturaleza contiene 146 neutrones. Con 146 neutrones, el peso atómico del uranio es de 238 unidades de masa atómica, por lo que un superíndice 238 antes del símbolo del uranio, U, indica ese isótopo. El isótopo con 143 neutrones, utilizado en energía nuclear y armamento, se indica con un superíndice 235, para indicar su peso atómico de 235. Las fórmulas para muchas reacciones químicas estándar no usan números en superíndice para isótopos cuando el elementos tienen la masa atómica común, aunque no sería incorrecto indicar que en sobrescrito.
Iones
Las fórmulas químicas también pueden usar un superíndice después de un símbolo químico para identificar iones. Los iones son átomos o moléculas que no tienen el mismo número de protones y electrones, la partícula subatómica cargada negativamente. Esto crea un átomo o molécula que tiene carga negativa, un anión, o un catión con carga positiva. Un signo más o menos en superíndice después del símbolo químico muestra esta carga. Un número antes del signo más o menos indica el nivel de carga. Por ejemplo, un superíndice 3+ indica que el ion tiene tres protones más que electrones.
Ejemplos de
Por ejemplo, el elemento cobre puede existir sin uno o dos electrones. Cuando le falta un electrón, el ión de cobre se indica con un único superíndice más signo después de su símbolo, Cu. Cuando faltan dos electrones, el ion, llamado cúprico, tiene el símbolo Cu seguido de +2 en sobrescrito. Si una molécula existe como isótopo, la fórmula química lo indica colocando la fórmula molecular completa entre paréntesis seguida del superíndice que muestra la carga.