최종 업데이트: 2026-06-30

실험식이 알려주는 것

실험식(조성식)은 화합물에 들어 있는 원자의 가장 간단한 정수비를 나타냅니다. "원소들이 어떤 비율로 결합해 있는가"에 답하는 것이지, "한 분자에 원자가 몇 개 있는가"에 답하는 것은 아닙니다. 포도당, 과산화수소, 아세트산은 분자가 더 크지만 실험식은 각각 CH₂O, HO, CH₂O로 간단해집니다. 이 계산기는 각 원소의 질량 백분율을 입력받아 그 가장 간단한 비를 돌려줍니다.

질량 백분율에서 비로

이 방법은 한 가지 편리한 가정에 바탕을 둡니다. 화합물을 정확히 100 g 가져온다고 생각하는 것입니다. 그러면 각 원소의 질량 백분율이 곧 그램 단위의 질량이 됩니다. 각 질량을 원소의 몰 질량으로 나누어 몰수로 바꾸고, 그중 가장 작은 값으로 모든 몰수를 나눕니다.

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

기호	물리량	단위
wᵢ	원소 i의 질량 백분율	%
Mᵢ	원소 i의 몰 질량	g/mol
nᵢ	100 g당 몰수	mol
rᵢ	몰비	—

비 rᵢ를 작은 정수로 반올림하면 그것이 실험식의 아래 첨자가 됩니다.

풀이 예시

어떤 화합물이 질량 기준으로 탄소 40.0%, 수소 6.7%, 산소 53.3%로 이루어져 있다고 합시다. 100 g 시료를 취하면 다음과 같습니다.

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

가장 작은 몰수가 3.33 mol이므로, 이것으로 나누면 다음과 같습니다.

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

따라서 실험식은 CH₂O입니다.

실험식에서 분자식으로

분자식은 항상 실험식의 정수 배입니다. 배수를 구하려면 화합물의 측정된 몰 질량을 실험식의 식량으로 나눕니다.

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

실험식 CH₂O의 식량은 12.011 + 2(1.008) + 16.00 = 30.03 g/mol입니다. 포도당의 몰 질량은 180.16 g/mol이므로 k = 180.16 ÷ 30.03 ≈ 6입니다. 각 아래 첨자에 6을 곱하면 분자식 C₆H₁₂O₆를 얻습니다.

비가 정수가 아닐 때

정수로 반올림하는 단계가 이 방법의 가장 큰 한계입니다. 계산한 비가 1.5, 1.33, 1.25 근처에 떨어지면 그 값은 반올림 오차가 아니라 더 큰 공통 배수를 가리킵니다. 분수를 없애는 가장 작은 인수를 각 비에 곱하세요. 1/2은 ×2, 1/3은 ×3, 1/4은 ×4입니다. 예를 들어 비가 2.5라면, 2배 하면 실제 아래 첨자가 5와 2임을 알려줍니다. 값이 정수에서 약 0.1 이내일 때만 직접 반올림하세요. 이는 소수점 첫째 자리까지 보고된 백분율에서 예상되는 오차 범위입니다.

자주 나오는 약분

화합물	분자식	실험식
포도당	C₆H₁₂O₆	CH₂O
과산화수소	H₂O₂	HO
벤젠	C₆H₆	CH
아세트산	C₂H₄O₂	CH₂O
물	H₂O	H₂O

자주 묻는 질문 (FAQ)

실험식(조성식)이란 무엇인가요?

실험식(조성식)은 화합물에 들어 있는 원자의 가장 간단한 정수비를 나타냅니다. 포도당(C₆H₁₂O₆)의 경우 6:12:6의 원자비가 1:2:1로 간단해지므로 실험식은 CH₂O입니다. 한 분자에 들어 있는 실제 원자 수(이것은 분자식입니다)가 아니라 원소들의 상대적인 비율만 알려줍니다.

질량 백분율로부터 실험식을 어떻게 구하나요?

100 g 시료를 가정하면 각 원소의 질량 백분율이 곧 그램 단위 질량이 됩니다. 각 질량을 해당 원소의 몰 질량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 모든 몰수를 가장 작은 값으로 나눕니다. 이 몫을 정수로 반올림하면 아래 첨자가 됩니다. 40 % C, 6.7 % H, 53.3 % O에서 몰수는 3.33, 6.65, 3.33이고, 3.33으로 나누면 1, 2, 1이 되어 실험식은 CH₂O입니다.

실험식과 분자식은 어떤 관계인가요?

분자식은 실험식의 정수 배입니다. 화합물의 실제 몰 질량을 실험식의 식량으로 나누면 그 배수를 구할 수 있습니다. 포도당의 실험식은 CH₂O(식량 30.03 g/mol)이고, 포도당의 몰 질량은 180.16 g/mol이며 180.16 ÷ 30.03 ≈ 6이므로 분자식은 C₆H₁₂O₆입니다.

몰비가 정수가 아니면 어떻게 하나요?

작은 소수는 대개 반올림이 아니라 모든 비에 공통 인수를 곱해야 한다는 뜻입니다. 1.5에 가까운 비는 두 값을 2배 하면 3이 되고, 1.33(4/3)에 가까우면 3을, 1.25(5/4)에 가까우면 4를 곱합니다. 값이 정수에서 약 0.1 이내일 때만 반올림하세요. 그 차이는 반올림된 백분율 때문이지 실제 분수가 아니기 때문입니다.