化学式
また、示性式はイオン性化合物も表現することができる。イオン性化合物は個別の分子としては存在せず、その内部に共有結合したクラスターを含んでいる。これらの多原子イオンは、たとえば硫酸イオン [SO4]2- のように、全体としてイオン電荷を持つ、共有結合した原子のグループである。化合物中の各多原子イオンは、グループ分けを説明するために個別に表記される。たとえば、六酸化二塩素(英語版)という化合物は、実験式は ClO3 、分子式は Cl2O6 で表されるが、液体や固体ではイオン示性式 [ClO2]+[ClO4]− で表す方がより正確であり、この化合物が [ClO2]+イオンと [ClO4]−イオンから構成されることを示している。このような場合、示性式は各イオン種の少なくとも1つを示すのに十分な複雑さであればよい。
本記事で説明する化学式は、化学命名法(英語版)のさまざまな体系で使用されている非常に複雑な化学系統名とは異なるものである。たとえば、グルコースの系統名の一つに、(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal がある。この名前はその背景にある規則によって解釈され、グルコースの構造を完全に特定しているが、通常の意味での化学式ではなく、化学式では用いられない用語や単語を使っている。このような名前は、基本式とは違って、グラフィックを使わなくても完全な構造を表すことができる可能性がある。
構造式(こうぞうしき、structural formula)は、各分子の原子数を示すだけでなく、原子が分子をどのように構成しているか表現するとともに、原子間の化学結合を示す(または暗示する)ものである。構造式は通常、平面上に構造のトポロジー的な関係だけを表現し、実際の構造を反映するものではない。構造式には、分子構造のさまざまな側面に着目した、いくつかの種類がある。右に掲載したブタンの2つの図は、同じ分子式 C4H10 でありながら構造式が異なる構造異性体である2つの分子を区別して示している。
分子の連結性(英語版) は、しばしばその物理的性質、化学的性質、挙動に強い影響を与える。同じ数、同じ種類の原子から構成される2つの分子(つまり一対の異性体)は、原子の結合が異なったり結合の位置が異なったりすると、化学的および物理的に全く異なる性質を持つことがある。このような場合、どの原子がどの原子に結合しているかを示す構造式が役に立つ。また、連結性から、おおよその分子の形状を推定できることも多い。
イオンの場合、特定の原子の電荷を、右側の上付き文字で表わすことができる。たとえば、 Na+ や Cu である。また、ヒドロニウム H3O+ や硫酸イオン SO2−4 のように、荷電分子や多原子イオンの総電荷もこの方法で表すことができる。ここでは、+1 や -1 の代わりに + と - が使用されている。
より複雑なイオンの場合、イオン式(イオンしき、ionic formula)を角括弧 [ ] で囲むことがよくあり、ドデカホウ酸セシウム(英語版) Cs2[B12H12] などの化合物で [B12H12] のように見られる。ヘキサアンミンコバルト(III)塩化物 [Co(NH3)6]Cl−3 のように、繰り返し単位を示すために、丸括弧 ( ) を括弧内に入れ子にすることもできる。ここで、 (NH3)6 はコバルトに結合した6個のアンミン基(英語版)(NH3) を含むことを示し、[ ] は電荷 +3 のイオン式全体を囲んでいる。
こうした表記は厳密には任意である。化学式はイオン化情報の有無にかかわらず有効であり、ヘキサアミンコバルト(III)塩化物は [Co(NH3)6]Cl−3 または [Co(NH3)6]Cl3 と表すことができる。角括弧は丸括弧と同様に、数学と同じように化学でも用語をまとめる役割をもつが、特にイオン化状態だけに使われるものではない。後者の場合、角括弧は、全て同じ形状の6つの基が別の1つの基(コバルト原子)に結合し、さらにその一群が1つの基として3つの塩素原子に結合していることを示してる。前者の場合、塩素をつなぐ結合が共有結合ではなく、イオン結合であることが明確になる。
化学において、化学式(かがくしき、chemical formula)は、特定の化合物や分子を構成する原子の化学的比率に関する情報を表す方法で、化学元素記号や数字に加え、丸括弧、ダッシュ、角括弧、コンマ、プラス (+) やマイナス (−) 記号などの他の記号も併用される。これらは、印刷上の1行に収まるよう制限されているが、下付き文字や上付き文字(英語版)を含むこともできる。ただし化学式は、単語を含まないため、化学名(英語版)ではない。また、化学式が単純な化学構造を示唆することもあるが、完全な化学構造式とは異なる。化学式は、最も単純な分子や化学物質の構造のみを完全に特定できるが、一般的に化学名や構造式よりも表現力は制限されている。
最も単純な化学式は実験式(empirical formulae)と呼ばれるもので、文字と数字を使用して、原子の種類ごとの数値比率を表す。分子式(molecular formulae)は、分子を構成する原子の種類ごとの単純な数を示すもので、構造に関する情報はない。たとえば、グルコースの実験式は CH2O (水素原子は炭素や酸素の2倍)だが、分子式は C6H12O6 (水素原子12個、炭素と酸素原子6個)である。
化学式が示性式(condensed formula)として記述される場合、原子が化学的に結合する固有の方法(共有結合、イオン結合、またはその組み合わせ)に関する情報の追加によって複雑になることがある。これは、関連する結合が一次元で簡単に表現できるものであれば選択可能である。