最終更新: 2026-06-30

実験式が示すもの

実験式は、化合物に含まれる原子の最も簡単な整数比を表します。答えるのは「元素がどんな割合で結合しているか」であって、「1 分子に原子が何個あるか」ではありません。グルコース、過酸化水素、酢酸はいずれも分子は大きいものの、実験式は CH₂O、HO、CH₂O と簡潔になります。この計算ツールは各元素の質量パーセントを入力すると、その最も簡単な比を返します。

質量パーセントから比へ

この方法は 1 つの便利な仮定に基づいています。化合物をちょうど 100 g 取ると考えるのです。すると各元素の質量パーセントがそのまま質量（g）になります。各質量を元素のモル質量で割って物質量に変換し、そのうち最小の値ですべての物質量を割ります。

$$n_i = \frac{w_i}{M_i} \qquad r_i = \frac{n_i}{n_{\min}}$$

記号	量	単位
wᵢ	元素 i の質量パーセント	%
Mᵢ	元素 i のモル質量	g/mol
nᵢ	100 g あたりの物質量	mol
rᵢ	モル比	—

比 rᵢ を小さな整数に丸めると、それが実験式の添字になります。

計算例

ある化合物が質量で炭素 40.0%、水素 6.7%、酸素 53.3% であることがわかったとします。100 g の試料を取ると次のようになります。

$$n_\text{C} = \frac{40.0}{12.011} = 3.33 \qquad n_\text{H} = \frac{6.7}{1.008} = 6.65 \qquad n_\text{O} = \frac{53.3}{16.00} = 3.33$$

最小の物質量は 3.33 mol なので、これで割ると次のようになります。

$$\text{C}: \frac{3.33}{3.33} = 1 \qquad \text{H}: \frac{6.65}{3.33} = 2 \qquad \text{O}: \frac{3.33}{3.33} = 1$$

したがって実験式は CH₂O です。

実験式から分子式へ

分子式は常に実験式の整数倍になります。倍率を求めるには、化合物の測定されたモル質量を実験式の式量で割ります。

$$k = \frac{M_\text{molecular}}{M_\text{empirical}}$$

実験式 CH₂O の式量は 12.011 + 2(1.008) + 16.00 = 30.03 g/mol です。グルコースのモル質量は 180.16 g/mol なので、k = 180.16 ÷ 30.03 ≈ 6 となります。各添字を 6 倍すると分子式 C₆H₁₂O₆ が得られます。

比が整数にならないとき

整数に丸める手順は、この方法の主な限界です。計算した比が 1.5、1.33、1.25 付近になる場合、それは丸め誤差ではなく、より大きな共通の倍数を示しています。分数を解消する最小の係数を各比に掛けてください。1/2 なら ×2、1/3 なら ×3、1/4 なら ×4 です。たとえば比が 2.5 なら、2 倍すると本当の添字が 5 と 2 であることを示しています。整数からおよそ 0.1 以内に収まるときだけ直接丸めます。これは小数第 1 位まで報告されたパーセントから予想される誤差の範囲です。

よくある簡約

化合物	分子式	実験式
グルコース	C₆H₁₂O₆	CH₂O
過酸化水素	H₂O₂	HO
ベンゼン	C₆H₆	CH
酢酸	C₂H₄O₂	CH₂O
水	H₂O	H₂O

よくある質問 (FAQ)

実験式（組成式）とは何ですか？

実験式（組成式）は、化合物に含まれる原子の最も簡単な整数比を表します。グルコース（C₆H₁₂O₆）の場合、6:12:6 の原子比が 1:2:1 に簡約されるため、実験式は CH₂O です。1 分子あたりの実際の原子数（これは分子式です）ではなく、元素の相対的な割合だけを示します。

質量パーセントから実験式を求めるにはどうすればよいですか？

100 g の試料を仮定すると、各元素の質量パーセントがそのまま質量（g）になります。各質量をその元素のモル質量で割って物質量を求め、すべての物質量を最小の値で割ります。その商を整数に丸めると添字が得られます。40% C、6.7% H、53.3% O では物質量は 3.33、6.65、3.33 となり、3.33 で割ると 1、2、1 になるので、実験式は CH₂O です。

実験式と分子式はどう関係していますか？

分子式は実験式の整数倍です。化合物の実際のモル質量を実験式の式量で割ると、その倍率が求まります。グルコースの実験式は CH₂O（式量 30.03 g/mol）で、グルコースのモル質量は 180.16 g/mol、180.16 ÷ 30.03 ≈ 6 なので、分子式は C₆H₁₂O₆ になります。

モル比が整数にならない場合はどうすればよいですか？

小さな端数は、丸めるのではなく共通の係数を掛けるべきことを示している場合がほとんどです。1.5 付近の比は両方を 2 倍すると 3 になり、1.33（4/3）付近なら 3 倍、1.25（5/4）付近なら 4 倍します。整数に丸めてよいのは、値が整数からおよそ 0.1 以内のときだけです。これはパーセントの丸めによる誤差で、本当の端数ではないからです。