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 ） 化学名 （英語版 ） 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 CH水素 原子は炭素 や酸素 の2倍）だが、分子式は C
化学式が示性式 （condensed formula）[ 注釈 1] 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。たとえば、エタノール の示性式は、CH置換基 との結合を持つ原子を表現するにはどうしても限界がある。
化学式は元素記号 の一行で表現しなければならないため、化合物中の原子どうしの空間的関係をグラフィックで表現した完全な構造式ほど多くの情報量を伝えられないことが多い（たとえば、右のブタンの構造式、化学式の図を参照）。分子の構造の複雑さのため、ある示性式が、異性体 と呼ばれる互いに異なる分子に対応することがある。たとえば、グルコースの分子式 は Cフルクトース 、ガラクトース 、マンノース などの異なる多くの糖類 と共通している。複雑な構造を一意に特定できる線形等価化学名[訳語疑問点 も存在するが（化学命名法 （英語版 ） 活版印刷 用記号だけではなく、多くの用語を使用しなくてはならない。
化学式は、イオン性化合物 (en:英語版 ) の溶液への溶解など、化学反応 やその他の化学転換を記述するために、化学方程式 （chemical equations、化学反応式 とも）に使用されることがある。上述のように化学式は、構造式のように原子間での化学的結びつきを示すことはできないが、化学反応における原子の数や電荷 の数を把握するには十分であり、化学方程式の収支 をとることで原子や電荷の保存を含む化学問題で利用することができる。
化学式は、化合物を構成する各元素 を化学記号 で識別し、各元素の原子数の比率を示すものである。実験式の場合、これらの比率は、化合物中の主要な元素から始まって、その元素に対する比率で他の元素の原子数を割り当てる。分子化合物の場合、これらの比率の値はすべて整数で表すことができる。たとえば、エタノール の実験式は C炭化ホウ素 の場合、その式 CBn n が 4-6.5 の間で可変の非正数比である。
化合物が単純な分子 で構成されている場合、化学式は分子の構造を示唆する記述法をとることが多い。このような式は、分子式あるいは示性式として広く知られている。分子式は、分子内の原子の数を反映させるために原子数を列挙する。そのため、グルコース の分子式は C
単純な分子の場合、示性式（または半構造式）は、正しい構造を完全に示唆する可能性のある化学式の一つである。たとえば、エタノールは CHジメチルエーテル は CH有機化合物 の完全な構造を表すのに十分な示性式が示されることで、分子を区別することができる。
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 [SO2- 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 という化合物は、実験式は ClO+ [ClO− で表す方がより正確であり、この化合物が [ClO+ イオンと [ClO− 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 ） R ,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。
化学 では、化学物質の実験式 イオン性化合物 や、SiO異性 、構造、原子の絶対数には言及しない。実験（empirical）という用語は、元素分析 のプロセスを意味しており、これは純粋な化学物質の元素ごとの相対的な組成を決定するのに使われる分析化学 の技術である。
たとえば、ヘキサン は分子式は Cn -ヘキサン（異性体の一つ）の構造式は CH炭素 原子と14個の水素 原子からなる直鎖構造を持っていることを意味する。しかし、ヘキサンの実験式は Cホルムアルデヒド と酢酸 の実験式は同じ CH
イソブタン の構造式n -ブタンの構造式
分子式: C
H
示性式: CH
CH
CH
CH
分子式（molecular formula）は、分子性物質の1分子に含まれる原子の種類ごとの数を簡単に示したものである。これは、特定の種類の原子を1つだけ持ち、それ以外はより大きな数を持つ分子の実験式と同じである。たとえば、グルコースの場合、実験式は CH
分子式は分子に含まれる元素の数を示し、それが二元化合物 （異なる2種類の元素を含む）か、三元化合物 か、四元化合物 か、さらに多くの元素を持つかどうかを決定する。
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 C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 ） 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。
示性式（しせいしき、condensed formula、または半構造式（semi-structural formula））は、図版の使用が非常に制限されていた有機化学の初期の出版物で、有機構造を一行で記述する活版印刷上の体系として登場した。示性式は、単純な化学物質の結合 の種類と空間的配置を表すことができるが、必ずしも異性体 や複雑な構造を特定できるわけではない。
たとえば、エタン は単結合 した2個の炭素原子から構成され、各炭素原子には3個の水素原子が結合していて、化学式は CHエチレン では、炭素原子間に二重結合 があるため（つまり各炭素は2個の水素しか持たない）化学式は CH原子価 は4であることから暗黙的に示されている。しかし、より明示的な記述は H三重結合 は3本の線 HC≡CH または3対の点（HC:::CH）で表すことがあり、曖昧な場合は、単結合を1本の線または1対の点で示すことがある。
同じ官能基 を複数持つ分子は、繰り返される基を丸括弧 で囲んで表現することができる。たとえば、イソブタン は (CHメチル基 （CH直鎖 分子であるn -ブタン （ CH
どのような化合物でも、元素は常に同じ割合で互いに結合している。これが一定組成の法則 （定比例の法則とも呼ぶ）である。一定組成の法則とは、どんな化合物でも、その化合物のすべてのサンプルは、同じ元素が同じ割合（または比率）で構成されるというものである。たとえば、どの水分子でも、かならず2個の水素原子と1個の酸素原子から 2:1 の割合で構成されている。水の分子に含まれる酸素と水素の相対的な質量を見ると、水分子の質量の94%が酸素が占め、残りの6%が水素の質量であることがわかる。この質量比は、どの水分子でも同じである[ 1]
ブタ-2-エン（but-2-ene）というアルケン には、化学式 CHcis またはZ ）にあるか、反対側（trans またはE ）にあるかを示す必要がある[ 2]
上述のように、多くの複雑な有機および無機化合物の完全な構造式を表現するためには、単純な示性式で利用できる手段をはるかに超える化学命名法 （英語版 ） IUPAC有機化学命名法 （英語版 ） IUPAC無機化学命名法 （英語版 ） 国際化学識別子 （InChI）のような線形命名システムによって、コンピュータで構造式を構築することができ、簡易分子入力ライン入力システム （SMILES）では、人間がより理解しやすいASCII 入力ができる。しかし、これらの命名体系はいずれも化学式の基準を超えており、厳密にいえば式体系ではなく命名法である[要出典 。
ポリマー の示性式は、繰り返し単位を括弧で囲んでいる。たとえば、CH炭化水素 分子は、50個の繰り返し単位を持つ分子である。繰り返し単位の数が不明または可変である場合、文字n を使用してその式 CHn
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 Cu2+ である。また、ヒドロニウム H+ や硫酸イオン SO2− 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 ） 2− 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+ Cl− 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、 (NHアンミン基 （英語版 ） 。
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+ Cl− または [Co(NH共有結合 ではなく、イオン結合 であることが明確になる。
通常、元素は天然組成比の同位体 混合物を意味している。同位体 は核化学 や安定同位体化学 に関連するが、化学式では異なる同位体を明示するために、左上付き文字で質量数 を示すことがある。たとえば、放射性リン32を含むリン酸イオンは [32 PO3- である。また、安定同位体比に関わる研究では、18 O16 O という分子を使うこともある。
左側の下付き文字は、原子番号 を示すために重複して使用されることがある。たとえば、16 O2 は二酸素の最も豊富な同位体種を表す。これは、核反応 式を書くときに、電荷の収支をより明確に示すために便利である。
重水素 や三重水素 では、それぞれの頭文字をとって D や T と表すことがある。
バックミンスターフラーレン の三次元表現@記号 （アットマーク）は、ケージ内に閉じ込められているが、化学的に結合していない原子や分子を示す。たとえば、原子 M を持つバックミンスターフラーレン （C3− があげられる。このイオンは、1個のヒ素 原子（As）が、他の32個の原子によって形成されたケージ内に閉じ込められている。
この表記法は、1991年に提案されたもので[ 3] La などの原子を閉じ込めて La@Cフラーレン ケージ（内包フラーレン ）が発見されたことに伴うものである。この記号を選んだ理由について著者らは、印刷や電子送信が容易であること[ 注釈 2]
化学式では通常、各元素の数を整数 で表記する。しかし、小さな整数では表せない不定比化合物 （または非化学量論的化合物）と呼ばれる種類の化合物が存在する。このような式は、Fe小数 で表されることもあれば、Fex
一定の単位で互いに異なる一連の化合物を表す化学式を、一般式（general formula）と呼ぶ。これは、同族列 （英語版 ） アルコール は Cn n + 1n ≥ 1) という一般式で表すことができ、1 ≤n ≤ 3 でメタノール 、エタノール 、プロパノール という同族体を得ることができる。
また、任意の金属 元素を示す M やハロゲン 元素を示す X など、元素記号を一般化して表すこともある。
ヒルシステム（Hill system、またはヒル表記法（Hill notation））は、実験式、分子化学式、示性式の構成元素の表記方法であり、分子 内の炭素 原子 の数を最初に表し、次に水素 原子の数を表し、その後に他のすべての化学元素 の数を元素記号 のアルファベット順 に記述する。炭素が式に含まれない場合は、水素を含むすべての元素をアルファベット順に列挙する。
このような規則に従って化学式を各元素の原子数によって並べ替え、前の元素や数値の違いは後の元素や数値の違いよりも重要なものとして扱うことで、テキスト文字列を辞書順 に並べるのと同様に、化学式をヒルシステム順序（Hill system order）と呼ばれるものに対照 (en:英語版 ) することができる。
ヒルシステムは、1900年に、米国特許商標庁 の Edwin A. Hill が発表したものである[ 4] [ 5]
ヒルシステム順序による式の一覧では、上記のようにアルファベット順に配列され、記号が同じ文字で始まる場合は、1文字の元素が2文字の元素よりも前に来るようになっている（つまり「B」は「Be」の前に、「Be」は「Br」の前に来る[ 5]
次に例を示す式の配列はヒルシステムを使用して書かれ、ヒルシステム順序に並んでいる。
BrI BrClH2 Si CCl4 CH3 I C2 H5 Br H2 O4 S 有機化合物の一覧 式単位 （英語版 ） 同位体記法 （英語版 ） 周期表 - 化学元素をその性質に基づいて行列に並べたもの骨格式 - 分子の骨格構造を二次元で表現した表記法SMILES記法 - 化学種の構造を短いASCII文字列で記述するための線型表記法分子量 - ある分子の質量立体化学 - 分子の構造を形成する原子の相対的な空間配置や操作に関する研究^ 示性分子式（condensed molecular formula）や半構造式（semi-structural formula）とも呼ばれることもある ^ ＠記号は、現代使われている大半の文字符号化方式の基礎をなすASCII に含まれている ^ “Law of Constant Composition ”. Everything Math and Science . SIYAVULA. 2016年3月31日閲覧。 ^ Burrows, Andrew. (2013-03-21). Chemistry³ : introducing inorganic, organic and physical chemistry (Second ed.). Oxford. ISBN 978-0-19-969185-2 . OCLC 818450212 ^ Chai, Yan; Guo, Ting; Jin, Changming; Haufler, Robert E.; Chibante, L. P. Felipe; Fure, Jan; Wang, Lihong; Alford, J. Michael et al. (1991). “Fullerenes wlth Metals Inside”. Journal of Physical Chemistry 95 (20): 7564–7568. doi :10.1021/j100173a002 . ^ Edwin A. Hill (1900). “On a system of indexing chemical literature; Adopted by the Classification Division of the U.S. Patent Office” . J. Am. Chem. Soc. 22 (8): 478–494. doi :10.1021/ja02046a005 . hdl :2027/uiug.30112063986233 . https://zenodo.org/record/1428916 . ^a b Wiggins, Gary. (1991).Chemical Information Sources. New York: McGraw Hill. p. 120. 化学式
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