질량 백분율이란?
질량 백분율(질량비)은 화합물 전체 질량에서 특정 원소가 차지하는 비율을 나타냅니다. 화합물을 식별하고, 실험식을 결정하며, 물질의 순도를 확인하는 데 쓰이는 화학의 기본 개념이죠. 이 계산기는 어떤 화합물의 어떤 원소에도 적용할 수 있는 보편적인 도구로, 특정 국가나 기준에 한정되지 않습니다.
계산기 사용법
세 가지 값을 입력하세요. 첫째, 화학식 한 단위 안에 들어 있는 해당 원소의 원자 수(\(n\)), 둘째, 주기율표에서 찾은 그 원소의 원자량(g/mol), 셋째, 화합물 전체의 몰질량(g/mol)입니다. 그러면 그 원소가 화합물 질량에서 차지하는 백분율과, 해당 원소가 기여하는 총 질량을 함께 보여 줍니다.
공식 풀이
공식은 다음과 같습니다.
$$\text{\% 원소} = \frac{\text{n} \times \text{원자량}}{\text{몰질량}} \times 100\%$$분자에 해당하는 (\(\text{n} \times \text{원자량}\))은 화합물 1몰당 그 원소가 기여하는 총 질량입니다. 이를 화합물의 몰질량으로 나누면 질량 분율이 나오고, 여기에 100을 곱하면 백분율로 환산됩니다.
예제 풀이
물(H2O) 속 산소의 백분율을 구해 봅시다. 물에는 산소 원자가 하나(\(n = 1\)) 있고 원자량은 16.00 g/mol, 몰질량은 18.015 g/mol입니다. 따라서
$$\%\text{O} = \frac{1 \times 16.00}{18.015} \times 100 \approx 88.82\%$$가 됩니다. 나머지 약 11.18%는 수소가 차지합니다.
자주 묻는 질문
몰질량은 어디서 구하나요? 화학식에 들어 있는 모든 원자의 원자량을 더하면 됩니다. H2O의 경우 \(2(1.008) + 16.00 = 18.016\) g/mol입니다.
모든 원소의 백분율을 더하면 100이 되나요? 네. 화합물 속 모든 원소의 백분율을 계산하면 그 합은 약 100%가 되어야 합니다(반올림에 따른 작은 오차는 자연스러운 일입니다).
n이 1보다 클 수도 있나요? 물론입니다. CO2에서 탄소는 \(n = 1\)이지만, 산소는 \(n = 2\)입니다.
