Mis on ülaindeks keemilises valemis?

Keemilised põhivalemid kasutavad enamasti keemilisi sümboleid ja alaindeksite numbreid. Näiteks tavaline veemolekul sisaldab kahte vesiniku aatomit ja ühte hapniku aatomit ja on kirjutatud kui H2O, kusjuures kaks neist on alaindeksis. See põhiline seadistus ei räägi aga alati kogu lugu. Mõnikord vajavad keemilised valemid ülaindeksi numbreid ja sümboleid, et anda teavet keemilises reaktsioonis osalevate aatomite kaalu ja laengu kohta.

Rootsi keemik Jons Jakob Berzelius lõi 19. sajandi alguses kaasaegse süsteemi keemiliste valemite kirjutamiseks. Tema juhendamisel Rootsi Kuninglikus Teaduste Akadeemias avastasid tudengid mitu uut elementi, sealhulgas vanaadium ja liitium ja Berzelius ise avastas mitu elementi ja määras peaaegu kõigi teadaolevate elementide molekulmassi aeg. Nii paljude elementidega valemite lihtsustamiseks lõi Berzelius elementide tähistamiseks ühe- ja kahetähelised sümbolid. Sel ajal tähistati molekuli iga elemendi arvu ülaindeksiga. Täna näitavad alaindeksi numbrid elementide proportsioone.

Üleindeksinumbrid defineerivad nüüd isotoope keemiliste valemitega. Isotoopid on sama keemilise elemendi sordid, millel on erinev mass. Prootonite arv, positiivselt laetud subatoomiline osake, määrab elemendi identiteedi. Elementidel võib siiski olla erinev neutronite arv - neutraalselt laetud subatoomne osake - ja nende elementaarne identiteet säilib siiski. Keemilistes valemites kasutatakse isotoopi massi tähistamiseks ülaindeksi numbrit enne elemendi sümbolit.

Näiteks võib uraanis olla 141–146 neutronit, ehkki enam kui 99 protsenti looduses sisalduvast uraanist sisaldab 146 neutronit. 146 neutroni korral on uraani aatommass 238 aatommassiühikut, seega ülaindeks 238 uraani sümboli U ees näitab seda isotoopi. 143 neutroniga isotoop, mida kasutatakse tuumaenergias ja relvastuses, on tähistatud ülaindeksiga 235, tähistamaks selle aatommassi 235. Paljude standardsete keemiliste reaktsioonide valemites ei kasutata isotoopide jaoks ülaindeksi numbreid, kui elementidel on ühine aatommass, kuigi poleks vale seda näidata ülaindeks.

Keemilised valemid võivad ioonide tuvastamiseks kasutada keemilise sümboli järel ka ülaindeksit. Ioonid on aatomid või molekulid, millel ei ole võrdset arvu prootoneid ja elektrone - negatiivselt laetud subatomaarset osakest. See loob aatomi või molekuli, mis on kas negatiivselt laetud, anioon või positiivselt laetud katioon. Pluss- või miinusmärk ülaindeksis pärast keemilist sümbolit näitab seda laengut. Pluss- või miinusmärgi ees olev number näitab laetuse taset. Näiteks ülaindeks 3+ näitab, et ioonil on veel kolm prootonit kui elektronid.

Näiteks võib vaskelement eksisteerida, kui puudub üks või kaks elektroni. Kui sellel puudub üks elektron, tähistatakse vase iooni sellele järgneva ühe ülaindeksi plussmärgiga sümbol Cu. Kui puuduvad kaks elektroni, on ioonil, mida nimetatakse kupriks, sümbol Cu, millele järgneb +2 tolli ülaindeks. Kui molekul eksisteerib isotoopina, näitab keemiline valem seda, pannes sulgudesse kogu molekulivalemi, millele järgneb laengut näitav ülaindeks.