O que é um sobrescrito em uma fórmula química?

As fórmulas químicas básicas usam principalmente símbolos químicos e números subscritos. A molécula comum de água, por exemplo, contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio e é escrita como H2O, com os dois em subscrito. Essa configuração básica, no entanto, nem sempre conta toda a história. Às vezes, as fórmulas químicas precisam de números e símbolos sobrescritos para fornecer informações sobre o peso e a carga dos átomos envolvidos em uma reação química.

O químico sueco Jons Jakob Berzelius no início do século 19 criou o sistema moderno para escrever fórmulas químicas. Sob sua supervisão na Royal Swedish Academy of Science, os alunos descobriram vários novos elementos, incluindo vanádio e lítio, e o próprio Berzelius descobriu vários elementos e determinou o peso molecular de quase todos os elementos conhecidos no Tempo. Para simplificar as fórmulas com tantos elementos, Berzelius criou os símbolos de uma e duas letras para representar os elementos. Na época, o número de cada elemento em uma molécula era indicado em sobrescrito. Hoje, os números subscritos mostram as proporções dos elementos.

Números sobrescritos agora definem isótopos em fórmulas químicas. Isótopos são variedades do mesmo elemento químico que têm massas diferentes. O número de prótons, a partícula subatômica carregada positivamente, determina a identidade de um elemento. Os elementos, no entanto, podem ter diferentes números de nêutrons, a partícula subatômica com carga neutra, e ainda manter sua identidade elemental. As fórmulas químicas usam um número sobrescrito antes do símbolo do elemento para indicar a massa do isótopo.

O urânio, por exemplo, pode ter 141 a 146 nêutrons, embora mais de 99% do urânio na natureza contenha 146 nêutrons. Com 146 nêutrons, o peso atômico do urânio é 238 unidades de massa atômica, então um sobrescrito 238 antes do símbolo do urânio, U, indica esse isótopo. O isótopo com 143 nêutrons, usado em energia nuclear e armamento, é indicado com um sobrescrito 235, para indicar seu peso atômico de 235. As fórmulas para muitas reações químicas padrão não usam números sobrescritos para isótopos quando o elementos têm a massa atômica comum, embora não seja incorreto indicar que em sobrescrito.

As fórmulas químicas também podem usar sobrescrito após um símbolo químico para identificar íons. Íons são átomos ou moléculas que não possuem um número igual de prótons e elétrons, a partícula subatômica carregada negativamente. Isso cria um átomo ou molécula com carga negativa, um ânion, ou com carga positiva, um cátion. Um sinal de mais ou menos em sobrescrito após o símbolo químico mostra essa carga. Um número antes do sinal de mais ou menos indica o nível da carga. Por exemplo, um sobrescrito 3+ indica que o íon tem mais três prótons do que elétrons.

Como exemplo, o elemento cobre pode existir faltando um ou dois elétrons. Quando está faltando um elétron, o íon de cobre é indicado com um único sinal de mais sobrescrito seguindo seu símbolo, Cu. Quando dois elétrons estão faltando, o íon, chamado cúprico, tem o símbolo Cu seguido por +2 em sobrescrito. Se uma molécula existe como um isótopo, a fórmula química indica isso colocando a fórmula molecular completa entre colchetes seguido pelo sobrescrito mostrando a carga.