Osnovne kemijske formule uglavnom koriste kemijske simbole i indeksne brojeve. Uobičajena molekula vode, na primjer, sadrži dva atoma vodika i jedan atom kisika i napisana je kao H2O, a dva su u indeksu. Ova osnovna postavka, međutim, ne govori uvijek cijelu priču. Ponekad kemijskim formulama trebaju nadređeni brojevi i simboli koji daju informacije o težini i naboju atoma koji sudjeluju u kemijskoj reakciji.
Povijest
Švedski kemičar Jons Jakob Berzelius početkom 19. stoljeća stvorio je moderni sustav za pisanje kemijskih formula. Pod njegovim nadzorom na Kraljevskoj švedskoj akademiji znanosti, studenti su otkrili nekoliko novih elemenata, uključujući vanadij i litij, a Berzelius je sam otkrio nekoliko elemenata i odredio molekularnu težinu gotovo svih poznatih elemenata na vrijeme. Da bi pojednostavio formule s toliko elemenata, Berzelius je stvorio simbole od jednog i dva slova koji predstavljaju elemente. U to vrijeme broj svakog elementa u molekuli označavao se natpisom. Danas indeksni brojevi pokazuju proporcije elemenata.
Izotopi
Nadbrojni brojevi sada definiraju izotope u kemijskim formulama. Izotopi su sorte istog kemijskog elementa koje imaju različite mase. Broj protona, pozitivno nabijene subatomske čestice, određuje identitet elementa. Elementi, međutim, mogu imati različit broj neutrona, neutralno nabijene subatomske čestice, i dalje održavaju svoj elementarni identitet. Kemijske formule upotrebljavaju nadbroj ispred broja simbola elementa da označe masu izotopa.
Primjeri
Na primjer, uran može imati 141 do 146 neutrona, iako više od 99 posto urana u prirodi sadrži 146 neutrona. Sa 146 neutrona, atomska težina urana je 238 jedinica atomske mase, tako da natpis 238 ispred simbola urana, U, ukazuje na taj izotop. Izotop sa 143 neutrona, koji se koristi u nuklearnoj energiji i oružju, označen je natpisom 235, što označava njegovu atomsku težinu od 235. Formule za mnoge standardne kemijske reakcije ne koriste nadbrojne brojeve za izotope kada elementi imaju zajedničku atomsku masu, premda ne bi bilo pogrešno naznačiti da u natpis.
Joni
Kemijske formule također bi mogle koristiti natpis nakon kemijskog simbola za identifikaciju iona. Joni su atomi ili molekule koji nemaju jednak broj protona i elektrona, negativno nabijene subatomske čestice. To stvara atom ili molekulu koji je negativno nabijen, anion ili pozitivno nabijen kation. Znak plus ili minus u natpisu nakon što kemijski simbol prikazuje ovaj naboj. Broj ispred znaka plus ili minus označava razinu napunjenosti. Na primjer, natpis 3+ ukazuje da ion ima tri protona više od elektrona.
Primjeri
Kao primjer, element bakar može postojati nedostajući jedan ili dva elektrona. Kad mu nedostaje jedan elektron, bakreni ion je označen jednim nadpisom plus znak iza njega simbol, Cu. Kad nedostaju dva elektrona, ion, nazvan bakar, ima simbol Cu iza kojeg slijedi +2 in natpis. Ako molekula postoji kao izotop, kemijska formula to pokazuje stavljanjem pune molekularne formule u zagrade nakon čega slijedi natpis koji prikazuje naboj.