次の問題について考えます。
炭素、水素、酸素のみからなる化合物の元素分析の結果、その質量パーセントは炭素52.2%、水素13.0%、酸素35.8%であった。また、この化合物の分子量は46であった。
この化合物の組成式と、考えられる化合物の名称を示せ。
ただし、原子量はH = 1.0、C = 12.0、O = 16.0とする。
解説編
こういった元素分析の質量パーセント問題の解き方ですが、質量比を簡単な整数の比に変換できると、楽に解けます。
質量比 C : H : O = 52.2 : 13.0 : 35.8 ≒ 24.0 : 6.0 : 16.0
次にモル比に変換します。そのため原子量で除します。
質量比 C : H : O ≒ 24.0 : 6.0 : 16.0
モル比 C : H : O = 24.0/12.0 : 6.0/1.0 : 16.0/16.0 = 2 : 6 : 1
よって、nを整数とすると、組成式としてはn × {C2H6O}となることが考えられます。
このnは化合物の分子量から求めることができます。
n = 1のときに、分子量は12 × 2 + 6 × 1 + 1 × 16 = 46となるため、問題文中で与えられている分子量と一致しており、n = 1であることが分かります。
(もしも問題文中に分子量が92の化合物であるとあったら、46 × n = 92として解くと、nを2と求めることができます）
よって、組成式はC2H6Oと求まります。
この組成式に該当する物質は、エタノール(C2H5OH)とジメチルエーテル(CH3OCH3)となります。
実際の有機化合物の元素分析測定では、この問題文のように炭素、水素、酸素の質量パーセント(質量百分率)ではなく、炭素、水素、窒素の質量パーセントが測定できる場合が多いようです。
