Che cos'è un apice in una formula chimica?

Le formule chimiche di base utilizzano principalmente simboli chimici e numeri di pedice. La comune molecola d'acqua, ad esempio, contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno ed è scritta come H2O, con i due in pedice. Questa configurazione di base, tuttavia, non sempre racconta l'intera storia. A volte, le formule chimiche necessitano di numeri e simboli in apice per fornire informazioni sul peso e sulla carica degli atomi coinvolti in una reazione chimica.

Il chimico svedese Jons Jakob Berzelius all'inizio del XIX secolo creò il moderno sistema per scrivere formule chimiche. Sotto la sua supervisione presso la Royal Swedish Academy of Science, gli studenti hanno scoperto diversi nuovi elementi, tra cui vanadio e litio, e lo stesso Berzelius scoprì diversi elementi e determinò il peso molecolare di quasi tutti gli elementi conosciuti al tempo. Per semplificare le formule con così tanti elementi, Berzelius ha creato i simboli a una e due lettere per rappresentare gli elementi. A quel tempo, il numero di ciascun elemento in una molecola era indicato in apice. Oggi, i numeri in pedice mostrano le proporzioni degli elementi.

I numeri in apice ora definiscono gli isotopi nelle formule chimiche. Gli isotopi sono varietà dello stesso elemento chimico che hanno masse diverse. Il numero di protoni, la particella subatomica carica positivamente, determina l'identità di un elemento. Gli elementi, tuttavia, possono avere un diverso numero di neutroni, la particella subatomica con carica neutra, e mantenere ancora la loro identità elementare. Le formule chimiche usano un numero in apice prima del simbolo dell'elemento per indicare la massa dell'isotopo.

L'uranio, per esempio, può avere da 141 a 146 neutroni, sebbene più del 99 percento dell'uranio in natura contenga 146 neutroni. Con 146 neutroni, il peso atomico dell'uranio è 238 unità di massa atomica, quindi un apice 238 prima del simbolo dell'uranio, U, indica quell'isotopo. L'isotopo con 143 neutroni, utilizzato nell'energia nucleare e negli armamenti, è indicato con un apice 235, per indicare il suo peso atomico di 235. Le formule per molte reazioni chimiche standard non utilizzano numeri in apice per gli isotopi quando il gli elementi hanno la massa atomica comune, anche se non sarebbe errato indicare che in apice.

Le formule chimiche potrebbero anche utilizzare l'apice dopo un simbolo chimico per identificare gli ioni. Gli ioni sono atomi o molecole che non hanno un numero uguale di protoni ed elettroni, la particella subatomica caricata negativamente. Questo crea un atomo o una molecola che è caricata negativamente, un anione, o caricata positivamente, un catione. Un segno più o meno in apice dopo che il simbolo chimico mostra questa carica. Un numero prima del segno più o meno indica il livello dell'addebito. Ad esempio, un apice 3+ indica che lo ione ha tre protoni in più rispetto agli elettroni.

Ad esempio, l'elemento rame può esistere senza uno o due elettroni. Quando manca un elettrone, lo ione rame è indicato con un singolo segno più in apice dopo il suo simbolo, Cu. Quando mancano due elettroni, lo ione, detto rameico, ha il simbolo Cu seguito da +2 in apice. Se una molecola esiste come isotopo, la formula chimica lo indica mettendo la formula molecolare completa tra parentesi seguite dall'apice che mostra la carica.