실험식이란?
실험식은 화합물을 이루는 원자들의 가장 간단한 정수비를 나타낸 식입니다. 예를 들어 포도당의 분자식은 C₆H₁₂O₆이지만 실험식은 CH₂O입니다. 이 계산기는 각 원소의 질량이나 질량 백분율 같은 실험 데이터를 입력하면 곧바로 이 가장 간단한 비로 정리해 줍니다.
사용 방법
각 원소의 양(그램 단위 질량, 또는 질량 백분율 모드를 선택했다면 백분율)과 g/mol 단위의 몰질량을 입력하세요. 백분율 값은 100 g 시료 안의 그램 수로 계산되기 때문에 질량과 백분율 어느 쪽을 써도 결과는 같습니다. 원소는 2개에서 4개까지 입력할 수 있으며, 필요 없는 칸은 비워 두면 됩니다. 계산기는 각 원소의 양을 몰질량으로 나눠 몰수를 구한 뒤, 그 몰수들을 가장 작은 값으로 다시 나눕니다.
계산 원리
먼저 몰수를 구합니다:
$$n_i = \frac{\text{Amount}_i}{\text{Molar Mass}_i}$$그다음 가장 작은 값으로 정규화합니다:
$$\text{Ratio}_i = \frac{n_i}{\min(n_1,\,n_2,\,n_3,\,n_4)}$$이렇게 나온 값을 정수로 반올림하면 그것이 화학식의 첨자가 됩니다. 만약 1.5나 1.33처럼 분수에 가까운 값이 나오면, 모든 비율에 작은 정수(2 또는 3)를 곱해 정수로 맞춰 주세요.
예제 풀이
어떤 화합물이 C 40.0%, H 6.7%, O 53.3%로 이루어져 있다고 합시다. 몰수는 \(\text{C} = 40.0/12.01 = 3.331\), \(\text{H} = 6.7/1.008 = 6.647\), \(\text{O} = 53.3/16.00 = 3.331\)입니다. 가장 작은 값이 3.331이므로 비율은 \(\text{C}\ 1.00 : \text{H}\ 1.996 : \text{O}\ 1.00 \approx 1 : 2 : 1\)이 되어 실험식은 CH₂O입니다.
자주 묻는 질문
질량과 백분율 중 무엇을 써야 하나요? 둘 다 괜찮습니다. 질량 백분율은 수학적으로 100 g 시료 안의 그램 수와 같으므로 어느 쪽을 써도 같은 비가 나옵니다.
비율이 왜 딱 떨어지는 정수가 아닌가요? 몰질량 때문에 생기는 작은 반올림 오차는 자연스러운 현상입니다. 정수에서 약 0.1 이내인 값은 반올림하면 되고, 그렇지 않으면 모든 비율에 2, 3, 4를 곱해 분수를 정리하세요.
이 계산기로 분자식도 알 수 있나요? 아니요. 분자식은 실험식의 정수 배수입니다. 그 배수를 구하려면 화합물의 몰질량이 필요합니다.
