経験式と分子式

化学は私たちの世界を構成する様々な物質の構造を理解するのを助けてくれます。化学化合物の構造を理解するのに役立つ二つの重要な概念は、経験式と分子式です。この記事では、これらの概念を詳しく探求し、それらの違いを理解し、例を通じてこれらの式を決定する練習を行います。

経験式

化合物の経験式は、化合物中の各元素の原子の最も単純な整数比を表します。経験式は各元素の相対的な原子数を提供しますが、分子単位に存在する正確な原子数を示すものではありません。経験式は比率のみに基づいているため、異性体、構造、または化合物中の実際の原子数に関する情報を与えません。

経験式を決定する手順

化合物の経験式を決定するためには、次の一般的な手順に従います：

質量から始める: 各元素の質量をグラム単位で求めます。パーセンテージが与えられている場合は、100グラムのサンプルの質量として扱います。
質量をモルに変換: 各元素の質量をその原子量（周期表で見つけられる）で割ってモルに変換します。
最も単純な比率を見つける: 計算したモルの最小値で各モルの数を割ります。
整数に調整: 必要に応じて、各元素の比率が整数になるように全体を整数倍します。

例: 経験式の決定

質量で40.0%の炭素、6.7%の水素、および53.3%の酸素を含む化合物サンプルがあると仮定します。

質量パーセンテージをグラムに変換：C = 40.0, g, H = 6.7, g, O = 53.3, g

グラムをモルに変換：

炭素: 40.0, g div 12.01, g/mol = 3.33, mol
水素: 6.7, g div 1.008, g/mol = 6.65, mol
酸素: 53.3, g div 16.00, g/mol = 3.33, mol

最小のモル数で割ることにより最も単純な比率を見つける：

炭素: 3.33, mol div 3.33, mol = 1
水素: 6.65, mol div 3.33, mol = 2
酸素: 3.33, mol div 3.33, mol = 1

経験式を描画する: _{CH 2 O}

分子式

化合物の分子式は、分子中の各元素の正確な原子数を示します。経験式とは異なり、分子式は必ずしも最も単純な比率を示すものではありません。経験式は分子中の実際の原子数に一致するように倍増することができる基本単位として考えることができます。

分子式を決定する手順

次の手順で分子式を決定できます：

経験式を決定する: まず、上記の手順を使用して経験式を決定します。
経験式の質量を見つける: 経験式のモル質量を計算します。
モル質量を割る: 化合物のモル質量を経験式の質量で割って比率を得ます。
分子式を得るために倍増する: この比率で全体の経験式を倍増して分子式を得ます。

例: 分子式の決定

化合物の経験式が_{CH 2 O}で、そのモル質量が約180.18 g/molであるとします。

経験式の質量を計算する：

C: 12.01, g/mol + H: (2 times 1.008, g/mol = 2.016, g/mol) + O: 16.00, g/mol = 30.03, g/mol

比率を見つける：180.18, g/mol div 30.03, g/mol ≈ 6

経験式にこの比率をかけて分子式を得る：

                C( ₁ × 6)H( ₂ × 6)O( ₁ × 6) = C ₆ H ₁₂ O ₆