질량 백분율이란?
질량 백분율(조성 백분율)은 화합물의 전체 질량 중에서 특정 원소가 차지하는 비율을 나타냅니다. 화학량론(stoichiometry)의 핵심 개념으로, 화학식을 검증하거나 실험식을 구하고 반응 수율을 예측할 때 두루 쓰입니다. 화합물 속 어떤 원소의 질량 백분율은, 그 원소가 화합물 1몰에 기여하는 질량을 화합물의 몰질량으로 나눈 뒤 100을 곱해 구합니다.
계산기 사용법
두 가지 값을 입력하세요. 화합물 1몰에 들어 있는 해당 원소의 질량(g 단위)과 화합물 전체의 몰질량(g/mol 단위)입니다. 1몰에 들어 있는 원소의 질량은 화학식에 포함된 그 원소의 원자 개수에 원자량을 곱한 값과 같습니다. 계산기는 이 두 값을 나눈 뒤 100을 곱해 질량 백분율을 알려 줍니다.
공식 풀이
공식은 다음과 같습니다.
$$\%\ \text{원소} = \frac{\text{1몰 속 원소의 질량}}{\text{화합물의 몰질량}} \times 100$$분자(分子)는 한 원소가 기여하는 질량이고, 분모는 화학식에 들어 있는 모든 원자량의 합입니다. 모든 원소의 백분율을 동일한 몰질량으로 나누어 계산하기 때문에, 한 화합물 속 모든 원소의 백분율을 더하면 100%가 됩니다.
예제 풀이
물 H₂O를 예로 들어 보겠습니다. 산소는 1몰당 16.00 g을 기여하고, 물의 몰질량은 18.015 g/mol입니다. 따라서 산소의 질량 백분율은
$$\frac{16.00}{18.015} \times 100 \approx 88.82\%$$가 됩니다. 나머지 약 11.18%는 수소가 차지합니다(\(2 \times 1.008 = 2.016\ \text{g} \div 18.015 \times 100\)).
자주 묻는 질문
1몰 속 원소의 질량은 어떻게 구하나요? 화학식에 들어 있는 그 원소의 원자 개수에, 주기율표에 나온 원자량을 곱하면 됩니다.
모든 백분율을 더하면 100%가 되어야 하나요? 네, 반올림에 따른 약간의 오차를 제외하면 화합물 속 모든 원소의 질량 백분율 합은 100%가 됩니다.
수화물이나 혼합물에도 쓸 수 있나요? 수화물의 경우 결정수까지 포함한 전체 몰질량을 사용하세요. 각 원소가 기여하는 총 질량을 분자로 두고 계산하면 됩니다.
