什麼是質量百分比組成?
質量百分比組成(又稱質量分率)代表化合物的總質量中,有多少比例是由某個特定元素所貢獻。這是化學裡的核心觀念,常用來鑑定化合物、推算實驗式,以及檢驗物質的純度。本計算器適用於任何化合物中的任何元素——它是通用工具,不受任何國家或標準限制。
如何使用本計算器
只需輸入三個數值:該元素在一個化學式單位中所含的原子數(n)、該元素的原子量(單位 g/mol,可查週期表),以及整個化合物的莫耳質量(單位 g/mol)。計算器會回傳該元素在化合物質量中所佔的百分比,並一併顯示該元素所貢獻的總質量。
公式說明
計算式為 元素百分比 =(n × 原子量 ÷ 莫耳質量)× 100。
$$\text{\% Composition} = \frac{\text{n} \times \text{Atomic Mass}}{\text{Molar Mass}} \times 100\%$$分子(n × 原子量)就是每莫耳化合物中該元素所貢獻的總質量;除以化合物的莫耳質量便得到質量分率,再乘以 100 即可換算成百分比。
實際範例
以水 H2O 為例,算出其中氧的百分比。水分子中含有一個氧原子(\(n = 1\)),氧的原子量為 16.00 g/mol,而水的莫耳質量為 18.015 g/mol。因此
$$\%\text{O} = \frac{1 \times 16.00}{18.015} \times 100 \approx 88.82\%$$剩下約 11.18% 則是氫。
常見問題
莫耳質量要從哪裡取得?把化學式中每個原子的原子量全部加總起來即可。以 H2O 為例,就是 \(2(1.008) + 16.00 = 18.016\) g/mol。
所有元素的百分比加起來應該等於 100 嗎?沒錯——如果你把化合物中每個元素的百分比都算出來,總和應該接近 100%(出現微小的四捨五入誤差是正常的)。
n 可以大於 1 嗎?當然可以。以 CO2 中的碳來說,\(n = 1\);而其中的氧則 \(n = 2\)。