最後更新：2026-06-15

認識元素百分組成

百分組成是化合物中每種元素的質量分率，以百分比表示。它回答這樣一個問題：每 100 公克的這種化合物中，有多少公克來自特定元素？這個值只取決於化合物的化學式，而與你手中有多少化合物無關。

百分組成公式

對化合物中的單一元素：

$$w = \frac{n \times A_r}{M} \times 100\%$$

符號	意義
$w$	元素的質量百分率（%）
$n$	一個化學式單位中該元素的原子數
$A_r$	元素的標準原子量（g/mol）
$M$	化合物的莫耳質量（g/mol）

分子 $n \times A_r$ 是該元素對化合物莫耳質量的貢獻。除以 $M$ 得到質量分率，再乘以 100 換算為百分比。

化合物中所有元素的百分率之和為 100%：

$$\sum_i w_i = 100\%$$

求莫耳質量

使用公式前，需先知道化合物的莫耳質量。將分子式中每個原子的原子量相加，並乘以各自出現的次數。以水（H₂O）為例：

$$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \times 1.008 + 1 \times 15.999 = 18.015\ \text{g/mol}$$

標準原子量可從元素週期表查得。

計算範例——水中的氧

水的化學式為 H₂O。一個氧原子（Aᵣ = 16.00 g/mol）位於莫耳質量 18.015 g/mol 的分子中。

$$\begin{aligned} m_e &= n \times A_r = 1 \times 16.00 = 16.00\ \text{g/mol} \\[6pt] w &= \frac{16.00}{18.015} \times 100\% \approx 88.81\% \end{aligned}$$

氫佔其餘部分：

$$w(\text{H}) = \frac{2 \times 1.008}{18.015} \times 100\% \approx 11.19\%$$

兩個百分率之和為 100%，確認計算正確。

百分組成與最簡式的關係

百分組成與最簡式密切相關：

概念	所給的資訊
百分組成	各元素的質量分率（比值）
最簡式	最簡整數原子比
分子式	每個分子的實際原子數

從百分組成推導最簡式的方法：將各百分率視為公克數（假設 100 g 化合物），每種元素的質量除以其原子量得到莫耳數，再找出最小整數比。

實際應用

百分組成在燃燒分析中有重要應用——將已知質量的化合物燃燒，稱量燃燒產物（CO₂ 和 H₂O），從而確定碳和氫的含量。它也出現在營養標示、合金規格和製造業的品質管制中，凡是需要按質量了解元素組成的場合，百分組成都是基礎工具。

常見問題（FAQ）

百分組成的公式是什麼？

元素在化合物中的質量百分率為：

質量 % = (n × Aᵣ ÷ M) × 100

其中 n 為一個化學式單位中該元素的原子數，Aᵣ 為元素的標準原子量（g/mol），M 為化合物的莫耳質量（g/mol）。結果告訴你化合物質量中有多少來自該元素。

如何求化合物的莫耳質量？

將分子式中每個原子的原子量相加，並按各元素出現的次數加權。以水（H₂O）為例：兩個氫原子（各 1.008 g/mol）加上一個氧原子（15.999 g/mol），得 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol。標準原子量列在元素週期表和 IUPAC 原子量參考表中。

百分組成與最簡式有何差異？

百分組成告訴你化合物中每種元素的質量分率——例如水中氧占質量的 88.8%，氫占 11.2%。最簡式給出原子數量的最簡整數比——水的最簡式即為 H₂O，與分子式相同。利用百分組成數據，可透過將質量百分率換算為莫耳數，再求最小整數比，推導出最簡式。

水中氧的質量百分率是多少？

水（H₂O）的莫耳質量為 18.015 g/mol。氧貢獻一個原子，原子量為 16.00 g/mol：

質量 % O = (1 × 16.00 ÷ 18.015) × 100 ≈ 88.81%

氫佔其餘兩個原子：(2 × 1.008 ÷ 18.015) × 100 ≈ 11.19%。兩個百分率之和為 100%，與預期相符。