Vad är ett superscript i en kemisk formel?

Grundläggande kemiska formler använder mest kemiska symboler och prenumerationsnummer. Den vanliga vattenmolekylen innehåller till exempel två väteatomer och en syreatom och skrivs som H2O, med de två i underskrift. Denna grundläggande inställning berättar dock inte alltid hela historien. Ibland behöver kemiska formler överskriftnummer och symboler för att ge information om vikten och laddningen av atomer som är involverade i en kemisk reaktion.

Den svenska kemisten Jons Jakob Berzelius skapade i början av 1800-talet det moderna systemet för att skriva kemiska formler. Under hans handledning vid Kungliga Vetenskapsakademien upptäckte studenter flera nya element, inklusive vanadin och litium, och Berzelius själv upptäckte flera element och bestämde molekylvikten för nästan alla kända grundämnen vid tid. För att förenkla formler med så många element skapade Berzelius symbolerna med en och två bokstäver för att representera element. Vid den tiden indikerades antalet för varje element i en molekyl med superscript. Idag visar antalet abonnemang elementens proportioner.

Överskrift nummer definierar nu isotoper i kemiska formler. Isotoper är sorter av samma kemiska grundämne som har olika massor. Antalet protoner, den positivt laddade subatomära partikeln, bestämmer identiteten för ett element. Element kan dock ha olika antal neutroner, den neutralt laddade subatomära partikeln, och fortfarande behålla sin elementära identitet. Kemiska formler använder ett övertrycksnummer före elementets symbol för att ange isotopens massa.

Uran kan till exempel ha 141 till 146 neutroner, även om mer än 99 procent av uran i naturen innehåller 146 neutroner. Med 146 neutroner är uranets atomvikt 238 atommasseenheter, så ett överskrift 238 före uranets symbol, U, indikerar att isotopen. Isotopen med 143 neutroner, som används i kärnkraft och vapen, indikeras med ett överskrift 235 för att indikera dess atomvikt på 235. Formler för många kemiska standardreaktioner använder inte övertecken för isotoper när grundämnen har den gemensamma atommassan, även om det inte skulle vara felaktigt att indikera det i exponent.

Kemiska formler kan också använda superscript efter en kemisk symbol för att identifiera joner. Joner är atomer eller molekyler som inte har lika många protoner och elektroner, den negativt laddade subatomära partikeln. Detta skapar en atom eller molekyl som antingen är negativt laddad, en anjon eller positivt laddad, en katjon. Ett plus- eller minustecken i superscript efter den kemiska symbolen visar denna laddning. Ett tal före plus- eller minustecknet anger laddningsnivån. Till exempel indikerar ett superscript 3+ att jonen har tre fler protoner än elektroner.

Som ett exempel kan elementet koppar existera saknas en eller två elektroner. När det saknas en elektron, är kopparjonen indikerad med ett enda plustecken plus efter dess symbol, Cu. När två elektroner saknas har jonen, kallad cupric, symbolen Cu följt av +2 in exponent. Om en molekyl existerar som en isotop indikerar den kemiska formeln detta genom att placera hela molekylformeln inom parentes följt av överskriften som visar laddningen.