［高校化学］元素の重量比から組成式を推測する

こんにちは。Treewhitetreeです。

有機化学において、ある分子の元素の重量比が与えられていて、その分子の組成式（もしくは分子式）を求める問題に出会ったことはありませんか？

このような問題では他の条件から分子式を求められることが多いですが、それでも重量比のみから組成式が見えると嬉しいですよね。

ここでは、重量比を見ても組成式が見えないようなときに、私が使っていた方法を紹介したいと思います。

例として、以下のような問題を考えます。

例題：ある分子は、C、H、Oのみからなり、その重量比はC：52.2%、H：13.0%、O：34.8%である。

ここで、 $${0.522\simeq\frac{12}{23}}$$ だ！　などとすぐに分かればいいのですが、私は分からなかったので次のようにしていました。

まず、分子の組成式が $${\mathrm{C}_a\mathrm{H}_b\mathrm{O}_c}$$ と表されるとし、また、 $${m=12a+1b+16c}$$ とおきます。

すると、 $${\frac{16c}{m}\simeq0.348}$$ となります。両辺逆数をとってから16倍すると、 $${\frac{m}{c}\simeq\frac{16}{0.348}}$$ となります。 $${\frac{16}{0.348}\simeq46.0}$$ ですから、$${\frac{m}{c}\simeq46.0}$$ です。

ここで、 $${c}$$ がそれほど大きくない整数であることを考えると、 $${c=1, m=46}$$ （もしくはその整数倍）と推測できます。実際、 $${c=1}$$とすると、組成式は $${\mathrm{C}_2\mathrm{H}_6\mathrm{O}}$$ となり、与えられている重量比と一致しました！

このように、この方法を使えば、重量比だけの情報であっても、小さな分子であれば分子式を推測することができます。ぜひ試してみてください！