化學式

化學式（chemical formula）是借助元素符號、數字以及其他符號，例如括號、加號(+)、減號(-)、短線等，來表示化學物質元素組成的式子， 化學式分為實驗式、分子式、結構式、示性式（結構簡式）、鍵線式以及電子式等幾類。

道爾頓（John Dalton）在研究原子論的過程中，設計了一套符號來表達自己的學說。因為道爾頓認為簡單原子均為圓球形，所以用圓圈代表原子符號，并在圖上標注不同的點或者線，以區分原子的種類。但是因為這套系統印刷與書寫不便，未被廣泛采納。

道爾頓原子模型

1813年，貝采里烏斯（Jons Jacob Berzelius）為解決化學元素書寫與印刷的困難，開始使用元素符號加數字的方式來表達分子的化學式。他將每種元素的拉丁文名稱開頭的1-2個字母作為元素符號，例如 N——nitrie、O——oxygen、P——plumbum。 同時，貝采里烏斯規定，每一個元素符號在化學式中代表一個原子，在元素符號旁邊標明數字代表該原子的數量，這一化學式表示方式被沿用至今。

貝采里烏斯論文，左上角闡述命名方式

實驗式（empirical formula）也稱簡式、最簡式，有時也被泛稱為“化學式”，是用元素符號來表示組成化學物質的元素以及各元素數量比的方式，也是表示化學物質元素組成最簡單的方式。 例如，苯的實驗式是CH，氯化鉀的實驗式是KCl。實驗式僅能表示原子數量比，無法表示物質的狀態和結構。例如，NaCl是氯化鈉的實驗式，僅表示氯化鈉晶體中鈉和氯的比例是 1:1，不代表氯化鈉有分子形式存在。在有機化學中，相同的實驗式有可能代表不同的物質，比如苯和乙炔的實驗式都是CH。

分子式（molecular formula）是表示單質或化合物的一個分子中各元素原子的確切數目的化學式。相比實驗式，分子式可以更清晰地表示一個化合物的原子組成情況。比如，氧氣的分子式是O₂，表示一個氧分子由兩個氧原子組成；二氧化碳的分子式是CO₂，代表二氧化碳分子由一個碳原子和兩個氧原子組成，分子量為44。

結構式（structural formula）是用于表示化合物分子中，各原子之間排列順序和結合方式的化學式。相比分子式可以更加清晰地表明原子之間的連接方式和連接關系，比如乙醇和甲醚的分子式相同，均為C₂H₆O，兩者無法通過分子式區分，但是在結構式上表現不同。

乙醇和甲醚的結構式

結構式中連線的不同，代表共用電子對的不同。“—”表示一對共用電子對，“=”表示兩對共用電子對，“≡”表示三對共用電子對。例如，氯氣的結構式是 Cl—Cl，氮氣的結構式是 N≡N，乙酸的結構式是：

乙酸的結構式

甲烷的結構式是：

甲烷的結構式

結構式不能準確表示空間構型，如上圖甲烷[wán]結構式中，五個原子在一個平面，相鄰兩個氫原子之間的鍵角為 90°，但甲烷實際是正四面體，碳在中心，氫原子之間的鍵角為 109°28′。在涉及到有機化學立體結構時，會分別用虛線代表鍵在紙平面后，楔形鍵表示該鍵在紙平面前，箭頭表示配位鍵，波浪線表示聚合物中省略結構的延伸部分等。

(S)-(+)-乳酸的立體結構

示性式（condensed formula）也被稱為結構簡式，是簡化的結構式，主要用于表示有機化合物，一般為在結構式的基礎上，省略碳與氫之間的鍵線，或者將碳氫單鍵和橫向的碳碳單鍵的鍵線均省略。示性式雖然在結構式基礎上有所簡化，但是可以突出表明化合物中的官能團。例如，乙烯的示性式是 CH₂=CH₂，突出了碳碳雙鍵 C=C；乙酸的示性式是 CH₃COOH ，突出了官能團 -COOH。

鍵線式（bond-line formula），也叫拓撲表示式或拓撲構造式 ，是只用鍵線來表示有機物結構的一種方式，省略了碳氫鍵、碳原子及與碳原子相連的氫原子，保留雜原子以及與雜原子相連的氫原子。鍵線式書寫中，兩根單鍵之間或一根雙鍵和一根單鍵之間的夾角為 120°，一根單鍵和一根三鍵之間的夾角是 180°。

電子式，也稱路易斯結構式（Lewis structure fromula），是表示原子或離子最外層電子結構的式子，電子式書寫時，在元素符號周圍用“·”或“×”表示原子最外層電子數目，書寫時先依據元素的原子最外層電子數的多少，用小黑點或叉號在元素符號的上、下、左、右各表示出 1 個電子，之后再將多余的電子與之配對。 下圖為氯原子、氯氣、氯化氫、氯化鈉、氫氧化鈉的電子式。

氯原子、氯氣、氯化氫、氯化鈉、氫氧化鈉的電子式

離子的電子式，在陰離子或原子團外加方括弧，并在方括弧的右上角標注離子電荷的電性與帶電量，下圖是氯離子的電子式和氫氧根離子的電子式。陽離子的電子式一般用它的離子符號表示，如 Na?、H?、Ca2?。

對于兩種或以上單體共聚而成的聚合物，其重復單元中有可能會有多個結構單元。例如聚己二酰己二胺的重復單元中，含有兩個結構單元。

聚己二酰己二胺化學式

化合物中各元素之間一般有明確的比例關系，但是部分化合物不符合此定律（定比定律），因此在書寫化學式時原子的相對數目無法用整數來表示，這類化合物被稱為“非整比化合物”。例如，1000℃ 下的 FeO 的化學式中，Fe 的含量在

到

之間變動。Fe 的右下角此時不是整數。非整比化合物有時也可以用字母表示可變部分，例如：

。

金屬與富勒烯的結合方式有內嵌和外部附著兩種方式，一般用“@”表示內嵌在富勒烯中的金屬，比如 M@C?? ，其中 M 表示內嵌在富勒烯中的金屬；具有內嵌和外部附著的時候，用（）圈住富勒烯以及內嵌的物質，括號外則用于書寫外部附著的物質。比如：K?(K@C??B)，表示富勒烯60個碳有一個被硼取代，同時內嵌了鉀原子，并在外附著有兩個鉀原子。

單質化學式的寫法氧氣、氫氣等單質，一個分子中有2個原子，化學式為在元素符號右下角寫明數字“2”。稀有氣體、金屬、固體非金屬（碘除外），習慣上用元素符號表示化學式。化合物的化學式寫法習慣上將金屬元素符號或正價元素寫在左邊，非金屬或負價元素寫在右邊（CH?、NH?例外），化合物中正負化合價的代數和為零，在各元素符號下方用數字標出，數量為1的原子不用標明數字。

希爾系統由美國專利商標局的希爾（Edwin A. Hill）與1900年首次出版，該系統給出了編寫實驗式、分子式和示性式時，不同原子的排列順序的建議，以解決原有排序習慣，在有機化學中和無機化學中，原子排列方式無法統一的問題。具體排列規則為：

• 首先書寫碳原子以及碳原子數，之后是氫原子與氫原子數，剩余化學元素的排列順序按照化學符號的字母順序排列。
• 當化學物質中沒有碳原子時，各元素按照元素符號的字母順序排列。

目前，該系統已經成為化學數據庫與印刷品中，對化學物質進行索引和排序的最常用系統，并且絕大多數搜索資源不需要區分元素符號的大小寫。 但是該排序系統并不適用于化學教學與學習中。