化学式
huà xué shì
化学式用元素符号和下标表示物质中含有哪些元素以及各元素的原子个数。
Definition
化学式是用元素符号和小数字组成的简短代码，用来说明一种物质含有哪些原子以及各有多少个。每个下标表示紧邻其前的元素在一个分子或式量单元中的原子个数，括号用来把多原子离子归为一组，括号后面的下标则表示要把括号内的所有内容都乘以该数字；化学式表达的是定义该化合物的固定比例。化学式有几种形式：实验式给出原子的最简整数比，分子式给出一个分子中原子的实际个数，结构式则显示原子之间的连接方式。离子化合物由于形成的是晶格而非分子，因此用实验式单元表示；分子式则始终是实验式的整数倍，可由摩尔质量确定。
Example
$H_2O$ 表示 $2$ 个氢原子和 $1$ 个氧原子，$CO_2$ 表示 $1$ 个碳原子和 $2$ 个氧原子。氢氧化钙是 $Ca(OH)_2$，含有 $1$ 个钙原子、$2$ 个氧原子和 $2$ 个氢原子；葡萄糖 $C_6H_{12}O_6$ 共有 $24$ 个原子。像 $Co$（大写加小写）这样的组合是钴，而 $CO$（两个大写）则是一氧化碳，所以大小写十分重要。苯的实验式是 $CH$，分子式是 $C_6H_6$，其摩尔质量 $78.11\text{ g/mol}$ 恰好是实验式质量 $13.02\text{ g/mol}$ 的六倍；过氧化氢的实验式是 $HO$，分子式则是 $H_2O_2$。
Key Insight
如果符号后面没有小数字，就表示 $1$，没有人会写成 $H_2O_1$。化学式告诉你的是配方，而不是排列方式：$C_2H_6O$ 既可以是乙醇（可饮用的酒精），也可以是二甲醚（一种气体），所以化学家有时需要借助结构式来区分它们。燃烧分析法把燃烧样品得到的 $CO_2$ 和 $H_2O$ 质量换算成碳和氢的摩尔数，再由此推出实验式；在光谱学出现之前，十九世纪的化学家正是靠这条质量到化学式的路径来确定有机化合物的组成。