試験本番で最も混乱を招く区別が実験式と分子式です。定義は暗記できても、実験測定が実際どちらを与えるのか、 グルコースとホルムアルデヒドが同じ式を共有しながら性質が全く違うのはなぜか、となると固まってしまう。このガイドでは分子式と実験式の論争に、並列比較と両者を結ぶ1つの式で決着をつけます。
実験式 vs 分子式：30秒版
- 実験式＝原子の最小比（CH₂O）。問いは「どんな割合か」。
- 分子式＝1分子中の実際の原子数（C₆H₁₂O₆）。問いは「各何個か」。
分子式はつねに実験式の整数倍です。分子式 ＝ n × 実験式（n = 1, 2, 3, …）。n = 1なら両式は一致します。 水（H₂O）や食塩（NaCl）がその例です。
並列比較：分子式 vs 実験式
| 物質 | 分子式 | 実験式 | n | ポイント |
|---|---|---|---|---|
| ホルムアルデヒド | CH₂O | CH₂O | 1 | 防腐剤。最小ケース |
| 酢酸（酢） | C₂H₄O₂ | CH₂O | 2 | 同じ比、違う性質 |
| グルコース（血糖） | C₆H₁₂O₆ | CH₂O | 6 | エネルギー源。原子6倍 |
| ベンゼン | C₆H₆ | CH | 6 | 芳香環。比は構造を隠す |
| 過酸化水素 | H₂O₂ | HO | 2 | 消毒薬と水。比が運命ではない |
グルコースの行が講義の定番例です。1つの化学組成比（1:2:1）が全く違う3物質の土台になっています。CH₂Oだけでは 砂糖と防腐剤を区別できません。モル質量（180と30g/mol）が倍率nを決めるのです。C 40.0%／H 6.7%／O 53.3%＋180.16g/molを分子式・実験式ソルバーに入れ、CH₂O → C₆H₁₂O₆が自動導出されるのを確認してください。
各実験法が与えるのはどちらか
実験式と分子式で最も問われる角度です。確実に覚えましょう。
- 元素分析・燃焼分析 → 実験式。試料を燃やしCO₂とH₂Oを量ると質量パーセントがわかり、最小比に約分される。大きさの情報はなし。
- 質量分析・凝固点降下 → モル質量。1分子の重さがわかり、乗数nが決まる。
- 両方合わせて → 分子式。比×スケール＝真の分子です。無料の実験式計算機がモル質量の任意入力を受け付けるのはこのためです。
試験を超えて重要な理由
医薬品では2候補の実験式が一致しながら一方が薬、他方が毒ということがあります。生物活性を決めるのは原子の配置と数 （分子式・構造式の領域）です。NaClのようなイオン結晶は個別の分子が存在しないため実験式でのみ記述されます。 問題がどちらを求めているか、つまり実験式とは何かと真の分子の違いを押さえれば、出し過ぎ（CH₂Oでよいのに C₆H₁₂O₆と書く）も出し不足も防げます。
覚え方：実験式＝元素の比（パーセントが証明すること）。分子式＝分子全体（モル質量が証明すること）。完全な答えには両方の証明が必要です。
変換式（双方向）
分子式 ＝ 実験式 × n
例 — ベンゼン：実験式CH ＝ 13.019g/mol、実験値 ＝ 78.11g/mol
n ＝ 78.11 ÷ 13.019 ≈ 6 → C₆H₆ ✅
逆向きは約分だけです。各添字を最大公約数で割る（C₂H₄O₂ → CH₂O）。演習には実験式から分子式を求める方法の専用チュートリアルをどうぞ。
実験式・分子式問題の落とし穴
- モル質量なしで「分子式を求めよ」。n = 1の明示がない限り不可能です。モル質量か、それを計算できるデータ（気体密度など）が必須です。
- 同じ実験式＝同じ化合物と思い込む。CH₂Oはホルムアルデヒド・酢酸・グルコースをカバーします。結合と大きさが違えば性質も違います。
- 約分されていない比の報告。C₂H₆Oは分子式（エタノール等）です。公約数がなければそれで最小です。既に最小の分子式を「約分」しないよう確認しましょう。
よくある質問
実験式と分子式、どちらが有用？
どちらでもなく、問いが違います。パーセント由来の化学組成やイオン結晶には実験式、反応の化学量論や分子の性質には分子式です。まず前者を求め、実験式計算機で後者へ拡大するのが定石です。
どちらが求められているか見分けるには？
「最簡式」「最小整数比」やパーセントのみ → 実験式。「真の式」「実際の原子数」やモル質量への言及 → 分子式です。