실험식 계산기
원소별 백분율이나 질량, 또는 연소에서 생성된 CO₂와 H₂O를 입력하면 가장 간단한 정수비 실험식을 구합니다. 몰 수, 비율, 배수가 함께 표시됩니다. 화합물의 몰질량을 추가하면 분자식으로 바꿀 수 있습니다. 무료이며 회원가입이 필요 없습니다.
원소
입력하면 실험식을 분자식으로 바꿀 수 있습니다.
결과
C3H4O3
실험식
88.062 g/mol
실험식량
질량에서 정수비까지
| 원소 | 백분율 (%) | 원자량 (g/mol) | 몰 수 | ÷ 최솟값 | × 3 | 아래첨자 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C | 40.92 | 12.011 | 3.407 | 1.000 | 3.000 | 3 |
| H | 4.58 | 1.008 | 4.544 | 1.334 | 4.001 | 4 |
| O | 54.5 | 15.999 | 3.406 | 1.000 | 3.000 | 3 |
계산 과정
C: 40.92 ÷ 12.011 g/mol = 3.407 mol
H: 4.58 ÷ 1.008 g/mol = 4.544 mol
O: 54.5 ÷ 15.999 g/mol = 3.406 mol
가장 작은 값(O)으로 나누기: 1.000 : 1.334 : 1.000
그중 정수가 아닌 값이 있으므로 3배 합니다: 3 : 4 : 3
실험식 계산기 사용 방법
- 1. 시작 데이터를 고르세요. 각 원소의 백분율이나 질량이 주어졌다면 백분율 조성 또는 질량을 사용하세요. 시료를 태워서 생성된 CO₂와 H₂O의 그램 수를 알고 있다면 연소 분석을 사용하세요.
- 2. 원소를 입력하세요. 각 원소의 기호와 백분율 또는 질량(g)을 입력하고, 필요에 따라 행을 추가하거나 삭제하세요. 연소의 경우 시료 질량과 두 생성물의 질량을 입력하고, 나머지 시료가 산소라면 산소 옵션을 켜 두세요.
- 3. 몰질량이 있다면 추가하세요. g/mol 단위의 몰질량을 선택 사항으로 넣으면 실험식이 분자식으로 바뀝니다.
- 4. 단계를 읽으세요. 표에는 몰 수, 가장 작은 값에 대한 비율, 배수(있는 경우), 그리고 최종 정수 아래첨자가 나옵니다.
계산 방법
실험식은 화합물에 들어 있는 원자의 가장 간단한 정수비를 나타냅니다. 실험은 원자 수가 아니라 질량이나 백분율을 보고하므로, 먼저 몰로 변환합니다. 몰 수는 원자 수에 비례하기 때문입니다:
- 백분율을 100 g 시료의 그램 수로 보고, 각 질량을 원소의 원자량으로 나누어 몰 수를 구합니다.
- 모든 양을 가장 작은 값으로 나누어, 가장 작은 값이 1이 되게 합니다.
- 어떤 비율이 정수에 가깝지 않다면, 모든 비율에 그것을 정수로 만드는 가장 작은 정수를 곱한 다음 정수 아래첨자로 반올림합니다.
| 비율의 소수 부분 | 모든 비율에 곱할 수 |
|---|---|
| 0.5 (1.5, 2.5 …) | 2 |
| 0.33 또는 0.67 (1.33, 2.67 …) | 3 |
| 0.25 또는 0.75 (1.25, 2.75 …) | 4 |
| 0.2, 0.4, 0.6 또는 0.8 | 5 |
실제 데이터는 반올림되어 있어서 비율이 정확히 정수인 경우는 드뭅니다. 계산기는 정수에서 0.1 이내인 비율을 정수로 반올림합니다(더 엄격하거나 느슨한 한계를 고를 수 있습니다). 배수가 필요해지면 적합도는 이 한계의 절반 이내여야 하므로, 큰 배수 때문에 맞지 않는 값이 맞는 것처럼 보이지는 않습니다. 배수는 8까지 시도합니다.
실제 예시: 아스코르브산
아스코르브산(비타민 C)은 질량 기준으로 탄소 40.92%, 수소 4.58%, 산소 54.50%입니다. 계산기의 기본 데이터입니다. 시료 100 g에서는 다음과 같습니다:
- C: 40.92 ÷ 12.011 = 3.407 mol
- H: 4.58 ÷ 1.008 = 4.544 mol
- O: 54.50 ÷ 15.999 = 3.406 mol
- 가장 작은 값(3.406)으로 나누기: C 1.000 : H 1.334 : O 1.000
- 1.334는 1⅓에 가까우므로 3을 곱합니다: C₃H₄O₃
실험식량은 3 × 12.011 + 4 × 1.008 + 3 × 15.999 = 88.062 g/mol입니다. 측정된 몰질량이 176.12 g/mol이라면 176.12 ÷ 88.062 = 2.000이므로 모든 아래첨자가 두 배가 되어, 분자식은 C₆H₈O₆입니다.
실제 예시: 연소 분석
C, H, O만 포함된 1.000 g의 시료를 태우면 CO₂ 1.911 g과 H₂O 1.173 g이 생깁니다. 모든 탄소는 CO₂에, 모든 수소는 물에 들어 있으므로, 질량은 몰질량(CO₂ 44.009 g/mol, H₂O 18.015 g/mol)으로부터 구합니다:
- 탄소: 1.911 × 12.011 ÷ 44.009 = 0.5216 g
- 수소: 1.173 × 2 × 1.008 ÷ 18.015 = 0.1313 g
- 산소, 차이로 구함: 1.000 − 0.5216 − 0.1313 = 0.3472 g
- 몰 수 0.04342 : 0.1302 : 0.02170, 비율로는 2.001 : 6.001 : 1.000이므로 — C₂H₆O
실험식으로 알 수 없는 것
C₂H₆O는 에탄올일 수도 있고 다이메틸 에터일 수도 있습니다. 실험식은 비율만 알려 줄 뿐 구조는 알려 주지 않으며, 분자식을 구하려면 질량 분석 같은 별도 측정으로 얻은 몰질량이 필요합니다. 구한 실험식을 확인하려면 백분율 조성 계산기로 반대 방향의 계산을 해 볼 수 있습니다.
흔한 실수
- 1.33 또는 1.5를 정수로 반올림하기. 이 비율은 배수가 필요하다는 뜻입니다(×3, ×2). 반올림하면 잘못된 식이 나옵니다.
- 몰 수를 너무 일찍 반올림하기. 비율을 구하기 전까지는 네 자리 이상의 숫자를 유지하세요.
- 가장 큰 값으로 나누기. 가장 작은 값으로 나누어, 모든 아래첨자가 최소 1이 되게 하세요.
- 연소 문제에서 산소를 잊기. 산소는 직접 측정되지 않습니다. 시료 질량에서 탄소와 수소의 질량을 빼세요.
- 정수 배수가 아닌 분자식을 보고하기. 몰질량 ÷ 실험식량이 정수에 가깝지 않다면 데이터나 몰질량에 오류가 있는 것입니다.
자주 묻는 질문
- 백분율 조성으로 실험식을 어떻게 구하나요?
- 화합물 100 g을 가정하면 각 백분율이 그램 수가 됩니다. 각각을 원자량으로 나누어 몰 수로 바꾸고, 모든 몰 수를 가장 작은 값으로 나눕니다. 어떤 비율이 정수가 아니면 작은 정수를 곱합니다. 얻은 정수가 아래첨자가 됩니다.
- 실험식과 분자식의 차이는 무엇인가요?
- 실험식은 가장 간단한 정수비이고, 분자식은 분자 하나에 실제로 들어 있는 원자 수로 실험식의 정수배입니다. 포도당은 분자로는 C₆H₁₂O₆이고 실험식으로는 CH₂O입니다. 물은 둘 다 H₂O입니다.
- 비율이 1.5나 1.33이면 어떻게 하나요?
- 모든 비율을 정수로 만드는 가장 작은 정수를 곱하세요. 1.5는 2, 1.33 또는 1.67은 3이 필요합니다. 1.2 같은 비율은 5가 필요합니다. 위의 표에 흔한 경우가 정리되어 있고, 계산기가 배수를 자동으로 적용합니다.
- 연소 분석으로 실험식을 어떻게 구하나요?
- 탄화수소나 산소를 포함한 화합물을 과량의 산소에서 태우면 모든 탄소는 CO₂로, 모든 수소는 H₂O로 바뀝니다. 이 생성물의 질량으로 탄소와 수소의 그램 수를 구하고, 산소는 차이로 구하며, 나머지는 일반적인 몰비 방법으로 계산합니다.
- 실험식과 분자식이 같을 수 있나요?
- 네. H₂O, CH₄, CO₂처럼 원자를 공통 인수로 나눌 수 없으면 둘은 같습니다. 이온 화합물은 개별 분자가 없으므로 NaCl, Fe₂O₃처럼 항상 실험식으로 씁니다.
- 백분율의 합이 100이 아니면 어떻게 하나요?
- 100에서 조금 벗어난 합은 반올림 때문입니다. 100보다 훨씬 낮은 합은 보통 어떤 원소가 보고되지 않은 것이며, 산소는 차이로 구하는 경우가 많습니다. 계산기는 백분율 합이 100에서 1 이상 벗어나면 경고합니다.