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輸入計算

數學公式

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結果

莫耳數比(最小值=1)
1 : 2 : 1
取整數作為化學式下標
元素 莫耳數 比例
元素 1 3.3306 1
元素 2 6.6468 2
元素 3 3.3312 1

什麼是實驗式?

化合物的實驗式(empirical formula)表示其組成原子數目的最簡整數比。舉例來說,葡萄糖的分子式為 C₆H₁₂O₆,但它的實驗式卻是 CH₂O。這個計算機能把實驗數據——也就是各元素的質量或質量百分比——換算成這個最簡比例。

使用方法

輸入每個元素的數量(以克為單位的質量,或選擇百分比模式後輸入質量百分比;兩者算法完全相同,因為百分比可視為 100 克樣本中的克數),並填入該元素的莫耳質量(g/mol)。你可以輸入 2 到 4 個元素,用不到的欄位留空即可。計算機會先將各元素的數量除以其莫耳質量得到莫耳數,再將所有莫耳數同除以其中最小的一個。

計算公式說明

首先計算莫耳數:

$$n_i = \frac{m_i}{M_i}$$

接著進行正規化:

$$\text{比例}_i = \frac{n_i}{\min(n)}$$

所得到的數值取整後,就是化學式中的下標。若某個比例接近 1.5 或 1.33 之類的分數,則將所有比例同乘以一個小整數(2 或 3),把分數化為整數。

從質量到整數比的實驗式步驟流程圖
四步流程:元素質量,除以莫耳質量得到莫耳數,除以最小值,四捨五入為整數。

實例演算

某化合物含 40.0% C、6.7% H、53.3% O。莫耳數計算如下:

$$\text{C} = \frac{40.0}{12.01} = 3.331$$$$\text{H} = \frac{6.7}{1.008} = 6.647$$$$\text{O} = \frac{53.3}{16.00} = 3.331$$

最小值為 \(3.331\),因此比例為 C \(1.00\):H \(1.996\):O \(1.00 \approx 1:2:1\),得到實驗式 CH₂O

比較兩種元素莫耳量並呈現 1 比 2 的長條圖
將每種元素的莫耳數除以最小值,即可得出簡單的整數比。

常見問題

該用質量還是百分比?兩者皆可。質量百分比在數學上等同於 100 克樣本中的克數,所以算出來的比例完全一樣。

為什麼算出來的比例不是整數?莫耳質量造成的小幅四捨五入誤差是正常現象。若數值與整數相差約 0.1 以內,可直接取整;否則將所有比例同乘以 2、3 或 4,把分數化為整數。

這算的是分子式嗎?不是。分子式是實驗式的整數倍,要找出這個倍數,必須知道該化合物的莫耳質量。

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