Zakon održanja mase

Zakon o održanju mase predstavlja eksperimentalno utvrđenu činjenicu da je u hemijskim reakcijama masa reaktanata jednaka masi proizvoda reakcije. S obzirom na to da u nuklearnim reakcijama i pri velikim brzinama (uporedivim sa brzinom svetlosti) dolazi do pretvaranja mase u energiju ili obrnuto, može se smatrati specijalnim slučajem zakona o održanju materije.

Uvod

Površnim posmatranjem nekih procesa u prirodi (kao što su rast drveta, sagorevanje sveće ili isparavanje vode) može se doći do ubeđenja da materija može nastati i nestati. Međutim pažljivim posmartanjem može se utvrditi da ovo nije slučaj. Materija može da promeni svoj oblik, agregatno stanje i sl. ali ne može nastati ni iz čega ili nestati.

A. L. Lavoazije (Lavoisier) je 1774. u eksperimentu u kome je zagrevao kalaj sa vazduhom u zatvorenom sudu primetio da je težina celog sistema ista pre i posle kalcinacije. Ovim je dokazano da sistem nije dobio ni izgubio na težini. Ovaj eksperiment je ukazao na činjenicu da nema pre i posle reakcije nema promene količine materije.

Kako je Lomonosov formulisao sličnu pravilnost nešto ranije (1748. ili 1756), zakon se ponekad zove i Lavoazje-Lomonosovljev zakon.

Ovaj zakon može da se definiše:

Ukupna masa supstanci koje ulaze u reakciju jednaka je ukupnoj masi proizvoda reakcije. Ako A i B predstavljaju mase dveju supstanci koje učestvuju u nekoj hemijskoj reakciji pri kojoj nastaju mase C i D drugih dveju (hemijski promenjenih) supstanci, zakon o održanju mase se može izraziti kao:

A+B = C+D

Ovaj zakon se ponekada i naziva zakon o neuništivosti materije.

Eksperimentalna potvrda

H. Landolt (1893) i A. Heydweiller (1901) su izvršili eksperimente da bi potvrdili tačnost ovog zakona. Iz ovih eksperimenata su zaključili da postoji malo odstupanje u ukupnim masama ali da su navedena odstupanja u okviru eksperimentalne greške.

J. J. Maley je 1912. godine upotrebio vagu koja je bila znatno usavršena da bi se otklonio nedostatak gore navedenih eksperimenata. On je uspeo da dokaže da u slučaju reakcije između barijumhlorida i natrijumsulfata, svaka promena u masi mora biti manja od jednog milionitog dela.

Masa – energija konverzija

Kada se govori o ovom zakonu mora se primetiti da prema teoriji relativiteta materija (kao oblik energije) i energija mogu prelaziti jedna u drugu, u međusobnom odnosu koji je definisan poznatom Ajštanovom jednačinom:

E = mc²

gde je

E - oslobođena ili apsorbovana energija

m - gubitak ili dobitak mase

c – brzina svetlosti

Drugim rečima, umesto dva fundimentalna zakona: zakona o održanju mase i zakona o držanju energije, postoji samo jedan princip.

Pri bilo kojoj hemijskoj promeni koja je praćena promenom temperature, vršiće se i odgovarajuća promena mase. To znači da se pri hemijskoj promeni vrši promena mase, ali ako se uzme u obzir visoka vrednost c, gubitak mase izuzetno nizak i prema tame zakon o održanju mase kao što je gore naveden može se uzeti kao tačan za sva eksperimentalna merenja.

Literatura

• Molerova moderna neorganska hemija, popravljeno izdanje G. D. Parkersa četrvto neizmenjeno izdanje, Naučna knjiga, Beograd 197