Kemiallinen kaava

Kemiallinen kaava ilmoittaa kemiallisen yhdisteen koostumuksen eli molekyylin tai kaavayksikön atomit ja niiden määrän. Jokaisella alkuaineella on oma symbolinsa eli kemiallinen merkkinsä, jossa on yksi iso kirjain tai yksi iso ja pieni kirjain (poikkeuksena keinotekoiset alkuaineet alkaen järjestysluvusta 117 (mukaan lukien 115), jotka tunnetaan väliaikaisnimillään ja -merkeillään). Kunkin alkuaineen atomien lukumäärä yhdisteessä tai kaavayksikössä ilmoitetaan alaindeksillä.

Suhdekaava ja molekyylikaava
Suhdekaavoiksi sanotaan kemiallisia kaavoja, jotka ilmaisevat kemiallisen yhdisteen atomien määrien suhteen. Suhdekaavasta käytetään joskus myös nimitystä bruttokaava.

Esimerkkejä
1. NaCl

Natriumkloridi eli ruokasuola muodostuu kiteistä, joissa on kiteen koosta riippuen eri määrä natrium- (Na+) ja kloridi-ioneja (Cl−). Ioneja on kuitenkin aina samassa suhteessa 1:1, joten natriumkloridin kaavayksikkö ja samalla koko yhdisteen kaava merkitään NaCl.

2.  H2O
Vesi koostuu vety- ja happiatomeista suhteessa 2:1, joten sen suhdekaava on H2O. Sama kaava kertoo myös yhden vesimolekyylin atomien määrän ja on siis myös molekyylikaava.

3. k(CH2O) ja C6H12O6

Glukoosissa on hiili-, vety ja happiatomien suhde on 1:2:1. Sen suhdekaava on siten k(CH2O), missä k on sopiva kokonaisluku. Tällaista kaavaa sanotaan usein myös empiiriseksi kaavaksi, koska yhdisteen atomimäärien suhde voidaan määrittää kokeellisesti. Glukoosimolekyylissä tiedetään olevan 6 hiiliatomia eli k on 6, joten glukoosin molekyylikaavaksi tulee C6H12O6. Glukoosimolekyylejä on kuitenkin useammanlaisia ja joillakin muillakin yhdisteillä voi olla sama molekyylikaava, joten kaava ei kuvaa yhdistettä riittävän tarkasti. Sama molekyylikaava on fruktoosilla, galaktoosilla ja mannoosilla. Yhdisteitä, joilla on sama molekyylikaava sanotaan toistensa isomeereiksi.

4. C2H6O
Yllä oleva molekyylikaava voi kuulua kahdelle eri yhdisteelle: etanolille tai dimetyylieetterille. Jotta tiedettäisiin kummasta yhdisteestä on kysymys, kirjoitetaan

 C2H5OH tai CH3CH2OH etanolille ja
 CH3OCH3 dimetyylieetterille.

Etanoli ja dimetyylieetteri ovat siis isomeerejä. Atomin merkintäjärjestyksellä pyritään kuvaamaan molekyylin rakennetta, mutta usein tarvitaan vielä edellistä yksityiskohtaisempia kaavoja, joihin merkitään sidokset viivoilla. Tällaisia kaavoja nimitetään rakennekaavoiksi.

Ionin kaava

Ioni on hiukkanen, jolla on sähkövaraus ja joka voi koostua yhdestä tai useammasta atomista. Ionin varaus merkitään sen kaavaan kemiallisen merkin tai merkkiyhdistelmän oikeaan yläkulmaan.

Esimerkki
 Na+ natriumioni on positiivinen, natriumatomista (Na) yhden elektronin poistuttua syntynyt ioni.
 Fe3+ rauta(III)ioni on positiivinen, rauta-atomista (Fe) kolmen elektronin irrottua muodostunut ioni.
 Cl− kloridi-ioni on negatiivinen klooriatomista (Cl) yhden elektronin lisäyksellä syntynyt ioni.
 SO42- sulfaatti-ioni on negatiivinen yhdestä rikkiatomista (S) ja neljästä happiatomista (O) koostuva ioni, jossa on kahden elektronin ylimäärä.

Isotoopin kaava
Isotoopit ovat saman alkuaineen erimassaisia atomeja, joiden eroavuus voidaan merkitä kaavaan näkyviin. Merkintätapa riippuu tilanteesta.

Esimerkki

Hiilellä on (C) isotooppi C-12. Luku 12 on tämän hiilen isotoopin massaluku. Samaa isotooppia voidaan kuvata myös kirjoittamalla massaluku kemiallisen merkin vasempaan yläkulmaan, 12C. Massaluvun lisäksi kaavaan kirjoitetaan joskus myös järjestysluku kemiallisen merkin vasempaan alakulmaan, .

Kemialliset kaavat
Seulonnan keskeiset artikkelit