Las fórmulas químicas básicas generalmente usan símbolos químicos y números de subíndices. La molécula de agua común, por ejemplo, contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno y se escribe como H2O, con los dos en subíndice. Esta configuración básica, sin embargo, no siempre cuenta toda la historia. En ocasiones, las fórmulas químicas necesitan números superíndices y símbolos para proporcionar información sobre el peso y la carga de los átomos implicados en una reacción química.
Historia
El químico sueco Jons Jakob Berzelius a principios del siglo XIX creó el sistema moderno para escribir fórmulas químicas. Bajo su supervisión en la Real Academia Sueca de Ciencias, los estudiantes descubrieron varios elementos nuevos, incluidos el vanadio y el litio, y el propio Berzelius descubrió varios elementos y determinó el peso molecular de casi todos los elementos conocidos en ese momento. Para simplificar las fórmulas con tantos elementos, Berzelius creó los símbolos de una y dos letras para representar elementos. En ese momento, el número de cada elemento en una molécula se indicó mediante un superíndice. Hoy, los números del subíndice muestran las proporciones de los elementos.
Isótopos
Los números superíndices ahora definen isótopos en fórmulas químicas. Los isótopos son variedades del mismo elemento químico que tienen diferentes masas. El número de protones, la partícula subatómica con carga positiva, determina la identidad de un elemento. Los elementos, sin embargo, pueden tener diferentes números de neutrones, la partícula subatómica con carga neutra, y aún así mantener su identidad elemental. Las fórmulas químicas usan un número superíndice antes del símbolo del elemento para indicar la masa del isótopo.
Ejemplos
El uranio, por ejemplo, puede tener de 141 a 146 neutrones, aunque más del 99 por ciento de uranio en la naturaleza contiene 146 neutrones. Con 146 neutrones, el peso atómico del uranio es de 238 unidades de masa atómica, por lo que un superíndice 238 antes del símbolo del uranio, U, indica ese isótopo. El isótopo con 143 neutrones, utilizado en energía nuclear y armamento, se indica con un superíndice 235, para indicar su peso atómico de 235. Las fórmulas para muchas reacciones químicas estándar no usan números superíndices para isótopos cuando los elementos tienen la masa atómica común. aunque no sería incorrecto indicarlo en superíndice.
Iones
Las fórmulas químicas también podrían usar un superíndice después de un símbolo químico para identificar iones. Los iones son átomos o moléculas que no tienen la misma cantidad de protones y electrones, la partícula subatómica con carga negativa. Esto crea un átomo o molécula que está cargada negativamente, un anión o un catión con carga positiva. Un signo más o menos en superíndice después de que el símbolo químico muestre esta carga. Un número antes antes de que el signo más o menos indique el nivel de la carga. Por ejemplo, un superíndice 3+ indica que el ion tiene tres protones más que electrones.
Ejemplos
Como ejemplo, el elemento cobre puede existir faltando uno o dos electrones. Cuando falta un electrón, el ion de cobre se indica con un solo signo superíndice más siguiendo su símbolo, Cu. Cuando faltan dos electrones, el ion, llamado cúprico, tiene el símbolo Cu seguido de +2 en superíndice. Si una molécula existe como un isótopo, la fórmula química lo indica colocando la fórmula molecular completa entre paréntesis, seguida del superíndice que muestra la carga.
