Что такое верхний индекс в химической формуле?

В основных химических формулах чаще всего используются химические символы и индексы. Например, обычная молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода и обозначается как H2O, причем эти два находятся в нижнем индексе. Однако эта базовая установка не всегда дает полную картину. Иногда химические формулы нуждаются в надстрочных числах и символах, чтобы дать информацию о весе и заряде атомов, участвующих в химической реакции.

Шведский химик Йонс Якоб Берцелиус в начале 19 века создал современную систему для написания химических формул. Под его руководством в Шведской королевской академии наук студенты открыли несколько новых элементов, в том числе ванадий и лития, а сам Берцелиус открыл несколько элементов и определил молекулярную массу почти всех известных элементов на время. Чтобы упростить формулы с таким количеством элементов, Берцелиус создал одно- и двухбуквенные символы для представления элементов. В то время номер каждого элемента в молекуле указывался надстрочным индексом. Сегодня цифры в нижнем индексе показывают пропорции элементов.

Числа в верхнем индексе теперь определяют изотопы в химических формулах. Изотопы - это разновидности одного и того же химического элемента, имеющие разные массы. Число протонов, положительно заряженная субатомная частица, определяет идентичность элемента. Однако элементы могут иметь разное количество нейтронов, нейтрально заряженных субатомных частиц, и при этом сохранять свою элементарную идентичность. В химических формулах перед символом элемента используется верхний индекс, обозначающий массу изотопа.

Уран, например, может содержать от 141 до 146 нейтронов, хотя более 99 процентов урана в природе содержит 146 нейтронов. При 146 нейтронах атомный вес урана составляет 238 атомных единиц массы, поэтому верхний индекс 238 перед символом урана U указывает на этот изотоп. Изотоп с 143 нейтронами, используемый в ядерной энергетике и оружии, обозначен надстрочным индексом 235, чтобы указать его атомный вес 235. В формулах многих стандартных химических реакций не используются верхние индексы для изотопов, когда элементы имеют общую атомную массу, хотя было бы неправильно указать, что в надстрочный.

В химических формулах также может использоваться надстрочный индекс после химического символа для обозначения ионов. Ионы - это атомы или молекулы, которые не имеют равного количества протонов и электронов, отрицательно заряженных субатомных частиц. Это создает атом или молекулу, которая либо отрицательно заряжена, анион, либо положительно заряжена, катион. Знак плюс или минус в верхнем индексе после химического символа показывает этот заряд. Число перед знаком плюс или минус указывает уровень заряда. Например, верхний индекс 3+ указывает, что ион имеет на три протона больше, чем электронов.

Например, элемент медь может существовать без одного или двух электронов. Когда отсутствует один электрон, ион меди обозначается одним надстрочным знаком плюс, следующим за его символом. символ, Cu. Когда два электрона отсутствуют, ион, называемый медью, имеет символ Cu, за которым следует +2 в надстрочный. Если молекула существует в виде изотопа, химическая формула указывает на это, помещая полную молекулярную формулу в скобки с последующим надстрочным индексом, показывающим заряд.