有機化合物の化学式の決定

Question

化学の参考書に以下のような問題がありました。

「元素組成が、Ｃ＝40.0％、Ｈ＝6.6％、Ｏ＝16.0％である有機化合物の組成式と、分子量を60としたときの分子式をもとめよ。Ｈ＝1.0、Ｃ
＝12.0、Ｏ＝16.0」

この問題の解説では、Ｃ、Ｈ、Ｏそれぞれのパーセンテージをそれぞれの原子量で割って原子数の比を出していました。

＜原子数比＞Ｃ：Ｈ：Ｏ＝１：２：１

しかし、例えば“組成”式とは原子数の比の式であることから、問題文に「元素“組成”が～％」とあるこのパーセンテージはすでに原子数の比ということにならないでしょうか？

＜原子数比＞Ｃ：Ｈ：Ｏ＝40.0：6.6：53.4　？

一般にこのような問題で与えられた％は、質量のことを言っているのでしょうか？
宜しくお願いします。

101325 · Accepted Answer

> 例えば“組成”式とは原子数の比の式であることから、問題文に「元素“組成”が～％」とあるこのパーセンテージはすでに原子数の比ということにならないでしょうか？

元素組成は、原子数の比で表すこともありますし、質量パーセントで表すこともあります。

化合物の元素組成が完全に分かっているとき、つまり化合物に含まれる全ての元素の種類と量がわかっているときには、元素組成を原子数の比で表しておくほうが、組成式や分子式や示性式や構造式を書くときに便利です。

それに対して、質量パーセント表示は、化合物に含まれる元素の種類と量が部分的にしか分からないときでも使える、という利点があります。例えば、炭素と水素の含有量しか分からないときでも、Ｃ＝40.0％、Ｈ＝6.6％、その他の元素＝53.4％というように、元素組成を質量パーセントで表すことができます。「その他の元素」の種類が分からなければ、全原子数が分かりませんので、原子数の比で元素組成を表すことはできません。

> 一般にこのような問題で与えられた％は、質量のことを言っているのでしょうか？

はい、質量のことです。原子数の比ではありません。

有機化合物の元素分析では、ふつうは酸素の含有量を分析しません。炭素と水素と窒素の含有量の分析、必要があればさらに硫黄やハロゲンなどの他の元素の含有量の分析をして、それらの質量パーセントの合計を100％から引いたものを、化合物中の酸素の質量パーセントである、と考えます。これは、酸素の含有量を精度よく決める実験が難しい（めんどくさい）ためです。

このような実験的な理由により、有機化合物の元素分析の結果は、分析対象とした元素の質量パーセントだけを報告するのが一般的です。

しかし「有機化合物の元素分析は原子数の比ではなく質量パーセントで表す」という知識が大学受験で必要なものなのかどうかは、私には分かりません。センター試験では、「質量パーセントで△△％」と明記されるような気がします（確認していません）けど、「有機化合物の元素分析を質量パーセントで表すこと」は、大学の化学系教員にとっては当たり前のことなので、二次試験では、この参考書の問題のように明記されないかも知れません。覚えておくべきかどうかは、学校や予備校の先生に聞いてみて下さい。

ye11ow · Answer

本来、「元素組成」とは、「元素の組成」のことをいうのであり、
質量比でそれを表わすこともできれば、
分子数比で表わすこともできるはずです。
他に、体積比での表わし方などもあるでしょう。

＜原子数比＞Ｃ：Ｈ：Ｏ＝40.0：6.6：53.4
となる有機化合物はおそらく見当たらないはずです。
質量比として与えられていると仮定すれば、それより
＜原子数比＞Ｃ：Ｈ：Ｏ＝１：２：１
ということが導かれ、これに該当する有機化合物は多数実在するので、
この場合は、質量比で与えられたのだと解釈できるでしょう。

C2H6O　のようなものが組成式ですが、
確かに、組成式は原子数の比で表されています。
ここで、原子数比に原子量を掛けることにより質量比が算出できます。
組成式とは「組成（質量比、分子数比など）が分かる式」という意味なのでしょう。

happy2bhardcore · Answer

パーセントは単に（分子式中の）原子数の比を表しています
例えばH20の場合、水素と酸素の比率は２：１になります。

＞＞しかし、例えば“組成”式とは原子数の比の式であることから、問題文に「元素“組成”が～％」とあるこのパーセンテージはすでに原子数の比ということにならないでしょうか？

なりますよ。問題文より
Ｃ：Ｈ：Ｏ＝40.0：6.6：53.4
でOKです。しかし、問題文にはさらに分子量60という限定条件が入っていますので、この比率で分子量が60となるような分子を探さなくてはならないのです

有機化合物の化学式の決定

> 例えば“組成”式とは原子数の比の式であることから、問題文に「元素“組成”が～％」とあるこのパーセンテージはすでに原子数の比ということにならないでしょうか？

本来、「元素組成」とは、「元素の組成」のことをいうのであり、

パーセントは単に（分子式中の）原子数の比を表しています

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