定期テストや個別入試で確実に得点源としたいのが、元素分析の実験データから組成式を導き出す計算問題です。組成式の求め方と計算問題には決まったアルゴリズムが存在し、手順通りに進めれば確実に正解へ辿り着けます。
基本的な算出プロセスは、以下の3ステップに集約されます。
- 各構成元素の質量（または質量百分率 ％）を特定する：問題文に与えられた燃焼生成物（CO₂ や H₂O の質量）から、構成元素 C, H, O などの各質量を割り出します。
- 各元素の物質量（モル数）の比を求める：「元素の質量 ÷ その元素の原子量」を計算し、mol 比を算出します。
- 最も簡単な整数比に直す：算出した比を最も小さい値で割り、整数比（1：2：1など）に整えます。これが組成式（実験式）となります。
例えば、炭素（C：原子量12）が40.0％、水素（H：原子量1.0）が6.7％、酸素（O：原子量16）が53.3％含まれる有機化合物の場合を考えます。
- C のモル比：40.0 / 12 ≒ 3.33
- H のモル比：6.7 / 1.0 ＝ 6.70
- O のモル比：53.3 / 16 ≒ 3.33
これらを最小値である 3.33 で割ると「C：H：O ＝ 1：2：1」となり、組成式は CH₂O と求まります。さらに問題文で「分子量が60である」と与えられていれば、組成式の式量（12×1 + 1×2 + 16×1 = 30）のちょうど2倍であるため、分子式は C₂H₄O₂（酢酸など）であると決定できる仕組みです。
