보통 화합물로부터 각 원소들의 질량 백분율을 구하는 이유는 질량 백분율을 통하여 화합물의 조성을 알 수 있으며, 화합물을 구성하는 각 원소들의 질량을 알아낼 수 있기 때문입니다.
질량 백분율을 구하는 방법
각 원소들의 질량 백분율을 알아내기 위해 알아야 할 정보는 아래와 같습니다.
1. 화합물의 분자 질량 또는 화학식량
2. 화합물의 원소의 원자 수 또는 몰수
3. 구하고자 하는 원자의 원자 질량 또는 몰 질량(g/mol)
위의 세 가지 정보들을 알아내었다면, 아래와 같은 식을 통해 질량 백분율을 구할 수 있습니다.
혹은 화학식의 몰에서, 몰 질량과 화학식을 사용하여 몰 단위에서 각 원소의 질량 백분율을 알아낼 수 있습니다.
예시) 천연가스라고 불리는 메테인(=메탄 CH4)의 각 원소의 질량 백분율은 얼마인가?
본 예시를 풀이하기 위한 순서는 아래와 같습니다.
1. 화학식(CH4)으로부터 원소의 상대적인 양(mol)을 구하고
2. 각 원소의 몰 수를 몰 질량으로 곱하면 질량(g)을 알 수 있으며
3. 얻어진 각 원소들의 질량을 메탄 1 mol의 질량으로 나누면
각 원소의 질량 백분율을 구할 수 있습니다.
위의 예시를 풀기 위한 순서를 표로 표현하면 아래와 같은 로드맵으로 만들 수 있습니다.
먼저 메테인의 원소인 탄소(C)와 수소(H)에 대한 양(mol)을 질량(g)으로 환산하면, 아래와 같습니다.
몰 질량을 구하는 방법
2021.10.13 - [화학 공부] - 주어진 화합물에서의 화학 개체의 양 - 질량 - 개수 계산
메테인(CH4) 1 mol에 대한 탄소 원소(C)의 양은 1 mol이며, 산소 원소(O)의 양은 4 mol을 가지고 있으므로,
따라서 메탄(CH4)의 몰 질량은 12.01 + 4.032 = 16.042 g/mol 이 됩니다.
메테인에서 각각의 원소들의 질량 분율은 아래와 같이 구할 수 있으며, 각각의 원소들의 질량 분율은 나온 값에서 100을 곱한 값이 됩니다.(C의 질량 분율은 74.86% / O의 질량 분율은 25.14%)
원소의 질량 백분율로부터 원소의 질량 결정하기
만약 화합물에 주어진 질량이 있다면, 각 원소의 질량 백분율을 통해 원소의 질량을 아래와 같이 구할 수 있습니다.
예를 들어 메탄 10g에 들어있는 탄소의 질량은 아래와 같이 구할 수 있는데요. 탄소의 질량은 화합물(메탄)의 총질량에서 차지하는 탄소 원소의 질량 백분율과 동일한 비율로 약 7.4g이 나옵니다.
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