如何看懂化學式：下標與係數

化學式用元素符號和小數字來表示物質中含有哪些原子，以及每種原子各有多少個。符號後面的小數字稱為下標，用來計算該元素的原子數，所以 H₂O 有 2 個氫原子和 1 個氧原子。括號、係數和水合物中的圓點增加了幾條規則，但每一條不過是一種乘法或加法。

符號與下標

每個化學式都由元素符號組成。每個符號都以大寫字母開頭，所以你可以分辨一種元素在哪裡結束、下一種在哪裡開始：NaCl 含有 Na（鈉）和 Cl（氯）。

下標是寫在符號右下方的小數字。它告訴你該元素有多少個原子，如果沒有下標，數量就是 1。在 CO₂ 中，有 1 個碳原子和 2 個氧原子。在葡萄糖 C₆H₁₂O₆ 中，有 6 個碳原子、12 個氫原子和 6 個氧原子，總共 24 個原子。

下標只屬於它正前方的符號。在 H₂O 中，2 計算的是氫原子，而不是氧。

有些化學式會把一組原子放在括號中，通常是出現不只一次的多原子離子。右括號後面的下標會乘上括號內的每一個原子。

氫氧化鈣 Ca(OH)₂ 含有一個鈣原子和兩個 OH 基。把括號內的每個原子乘以 2：氧 1 × 2 = 2，氫 1 × 2 = 2。所以 Ca(OH)₂ 有 1 個鈣、2 個氧和 2 個氫原子，總共 5 個原子。

再試一個比較大的：硫酸鋁 Al₂(SO₄)₃。有 2 個鋁原子。括號內有 1 個硫和 4 個氧原子，括號外的 3 同時乘上兩者，得到 3 個硫原子和 12 個氧原子。加起來是 2 + 3 + 12 = 17 個原子。

在化學方程式中，你常會看到化學式前面有一個與正常字體同大的數字，例如 3H₂O。這稱為係數。它告訴你有多少個分子或化學式單位，並且乘上化學式中的每一個原子。

3H₂O 表示三個水分子。每個水分子有 2 個氫原子和 1 個氧原子，所以共有 3 × 2 = 6 個氫原子和 3 × 1 = 3 個氧原子。當化學式同時有係數和括號時，要兩者都乘：2Ca(OH)₂ 含有 2 個鈣原子、2 × 2 = 4 個氧原子和 4 個氫原子。

請注意 2O 和 O₂ 的差別。2O 表示兩個獨立的氧原子，而 O₂ 是由兩個氧原子鍵結在一起構成的一個分子。

有些晶體在結構中含有水分子。這類化合物稱為水合物，它們的化學式用一個置中的圓點來表示結合的水。五水合硫酸銅(II) 寫作 CuSO₄·5H₂O，5H₂O 表示每個 CuSO₄ 單位對應五個水分子。這裡的圓點不是乘號，而是「連同」的意思。

要計算原子數，把兩個部分相加。CuSO₄ 有 1 個銅、1 個硫和 4 個氧原子，5H₂O 有 10 個氫和 5 個氧原子。合計是 1 個 Cu、1 個 S、9 個 O 和 10 個 H，共 21 個原子。

你甚至可以親眼看到水的作用。這些晶體是亮藍色的，但強力加熱時，水會被趕走，留下白色粉末狀的無水（不含水）CuSO₄。

要計算任何化學式中的原子數，依序處理。第一，用符號列出每種元素。第二，讀出每個下標，沒有下標的就用 1。第三，把括號內的原子數乘以括號後面的數字。第四，若是水合物，加上圓點後面那部分的原子數。最後，如果前面有係數，就把每個數量都乘上係數。

再提供一個小提示：帶有 + 或 − 號的上標小數字是電荷，不是數量。硫酸根 SO₄²⁻ 有 1 個硫原子和 4 個氧原子，整個原子團帶有 −2 的電荷。