최소 비는 손에 넣었다. 다음은 진짜 분자입니다. 실험식으로 분자식을 구하는 법은 짧은 한 걸음이지만 점수를 가장 많이 잃는 지점이기도 합니다. 나눗셈 한 번, 곱셈 한 번, 그리고 반올림 함정이 수두룩합니다. 세 개의 완전 예제(포도당, 카페인, 벤젠)와 프로의 오류 점검으로 확실히 잡으세요.
배수법 3단계
실험식에서 분자식 문제의 전 절차는 카드 한 장에 들어갑니다.
- 실험식량을 계산한다. 실험식 1단위의 원자량을 합합니다. CH₂O면 12.011 + 2(1.008) + 15.999 = 30.026g/mol.
- n을 구한다. 실험 몰질량을 실험식량으로 나눕니다. n = 몰질량 ÷ 실험식량. 가장 가까운 정수로 반올림합니다.
- 모든 첨자에 n을 곱한다. CH₂O × 6 → C₆H₁₂O₆. 시간 제한 속에 잊기 쉽지만 모든 원소에 곱합니다.
실험식 기반 분자식 계산기는 퍼센트·그램과 함께 몰질량 임의 입력란을 채우면 3단계를 자동 실행합니다.
예제 1: 포도당(단골)
실험식량 = 12.011 + 2.016 + 15.999 = 30.026g/mol
n = 180.16 ÷ 30.026 = 6.00 → n = 6
분자식 = C1×6H2×6O1×6 = C₆H₁₂O₆ ✅
예제 2: 카페인(다원소)
원소 분석에서 C 49.48%, H 5.19%, N 28.85%, O 16.48%, 몰질량 194.19g/mol. 먼저 실험식(C₄H₅N₂O. 질량 입력 실험식 계산기로 확인 가능)으로 약분하고 확대합니다.
n = 194.19 ÷ 97.097 = 2.00 → n = 2
분자식 = C₈H₁₀N₄O₂ ✅ (진짜 카페인)
몰 개념이 두 역할을 하는 점에 주목하세요. 먼저 조성을 비로 바꾸고, 다음에 비를 실험과 일치해야 할 분자량으로 바꿉니다. 둘이 일치하면 식이 옳다는 강한 증거가 됩니다.
예제 3: 벤젠(비는 1:1, 분자는 12원자)
실험식량 CH = 12.011 + 1.008 = 13.019g/mol
n = 78.11 ÷ 13.019 = 6.00 → C₆H₆ ✅
벤젠은 실험식만으로는 오해를 부르는 대표 예제입니다. CH는 1:1의 엉뚱한 분자처럼 보이지만, C₆H₆은 유명한 방향족 고리를 나타냅니다. 아세틸렌(C₂H₂, n = 2)도 마찬가지입니다. 비는 같아도 분자는 별개입니다.
정수가 아닌 n 다루기
- 정수에서 약 2% 이내(예: 5.96~6.04)? 반올림하세요. 몰질량 측정의 통상 산포입니다.
- 5~10% 어긋남? 먼저 실험식을 의심하세요. ×2 분수 배수(Fe₂O₃형) 누락이 n을 절반·배로 만듭니다.
- 크게 벗어남(n = 1.5)? 분수 분자는 보고하지 마세요. 원자량과 몰질량에 수화물 물(·xH₂O)이 포함되지 않았는지 재확인하세요.
철칙: n은 양의 정수여야 합니다. 나눗셈이 2.5가 나오면 화학이 아니라 입력이 잘못된 것입니다. 원자에 절반은 없습니다.
몰질량은 어디서 오는가
- 질량 분석 — 분자 이온 피크가 직접 질량을 줍니다. 골드 스탠더드입니다.
- 기체 밀도 — 휘발성 화합물에는 PV = nRT 변형 M = dRT/P로.
- 총괄성 — 용액의 어는점 내림·끓는점 오름에서.
모두 퍼센트 데이터와 짝을 이뤄 퍼즐이 완성됩니다. 실험식 계산기(퍼센트/그램 + 몰질량)에 둘 다 넣으면 실험식·n·분자식이 인쇄용 워크시트로 한 번에 나옵니다.
자주 묻는 질문
n이 1이 될 수 있나요?
자주 있습니다. 물·이산화탄소·포름알데히드는 n = 1, 즉 실험식 자체가 분자식입니다. 데이터가 뒷받침하지 않는 곱셈을 무리하게 하지 마세요.
몰질량에도 곱하나요?
아니요. 흔한 실수입니다. 확대되는 것은 첨자뿐입니다. 몰질량은 나누는 쪽의 고정 목표입니다. 실험식과 분자식 비교의 5개 화합물로 확인하세요.