什麼是物質守恆定律?概念、特徵、歷史、背景和實例
我們解釋什麼是質量守恆定律,又稱羅蒙諾索夫-拉瓦錫定律。包括其歷史、背景和實例。
安托萬-洛朗·拉瓦錫(1743-1794),被譽為化學之父。
物質守恆定律
物質守恆定律,又稱質量守恆定律或簡稱羅蒙諾索夫-拉瓦錫定律(為紀念提出該定律的科學家),是化學原理,它指出物質在化學反應過程中既不會被創造也不會被消滅,它只會發生轉變。
這意味著在給定的反應中,各物質的質量必須保持不變;也就是說,消耗的反應物數量必須等於生成的產物數量,即使它們已經相互轉化。
自然科學的這個基本原理是由俄國科學家米哈伊爾·羅蒙諾索夫於 1748 年和法國科學家安托萬·拉瓦錫於 1785 年分別獨立提出的。值得注意的是,這發生在原子被發現和原子論提出之前,而原子論的出現使得解釋和闡明這一現象變得更加容易。
這條規則的例外是核反應,在核反應中,質量可以轉換為能量,反之亦然。
與質量和能量相等一樣,質量守恆定律是理解現代化學的關鍵。
另見:放熱反應
物質守恆定律的背景
當時的化學對反應過程的理解與今天截然不同,在某些情況下,甚至與這條定律的說法相反。
17世紀,羅伯特·波義耳做了一個實驗,他分別稱量金屬氧化前後的重量。這位科學家將重量的變化歸因於物質的增加,卻忽略了形成的金屬氧化物是金屬與空氣中的氧氣反應的產物。
物質守恆定律的發現
拉瓦錫發現這原理的實驗與當時化學界的一個主要研究方向——燃燒——密切相關。這位法國科學家透過加熱各種金屬,發現如果將它們暴露在空氣中煅燒,質量會增加;但如果將它們密封在容器中,質量則保持不變。
因此,他推斷這額外的質量來自某個地方。隨後,他提出了質量並非被創造出來的理論,而是從空氣中吸收的。因此,在受控條件下,可以測量化學反應前後反應物的質量,且二者必然相同,即使產物的性質不再相同。
物質守恆定律的例子
碳氫化合物的燃燒就是這一定律的完美例證,人們可以看到燃料燃燒並“消失”,而實際上它已經轉化為看不見的氣體和水。
例如,燃燒甲烷(CH4 )時,會發生以下反應,其產物是水和無色氣體,但原子數與反應物相同:

