فروشگاه اینترنتی پاسارگاد آریان

پایستگی جرم

لاوازیه در سال 1782 به این نتیجه رسید كه وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می‌شود وزن كلی آن تغییر نمی‌کند. به عبارت دیگر در یك تغییر شیمیایی همواره مجموع جرم واكنش دهنده‌ها برابر مجموع جرم فراورده‌هاست یعنی جرم ثابت باقی می‌ماند. مثلاً از سوختن چوب در هوا، موادی مانند كربن، دود، خاكستر، بخار آب و ... پدید می‌آید. جرم كربن، دود، خاكستر، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود و یا اگر 4 گرم آهن و 7 گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتماً 11 گرم آهن سولفید حاصل می‌شود.

قبلاً تصور می‌كردند علفی‌ كه‌ گاو می خورد جذب‌ بدن‌ او شده‌ است‌. هیزمی‌ كه‌ در اتاق‌ می‌سوزانند و با ترازو به‌ قدر یك‌ من‌ مثلاً از دكان‌ علّاف‌ خریده‌اند تبدیل‌ به‌ یك‌ جرم‌ لطیف‌ بی‌وزن‌ كه‌ آتش‌ است‌ شده‌ و مختصر خاكستری از آن باقی می‌ماند. لاوازیه‌ ثابت‌ كرد كه‌ چنین‌ نیست‌. اجرام‌ از بین‌ رفتنی‌ نیستند.

این‌ قانون‌ یا اصل‌ را كه‌ در حقیقت‌ اولین‌ ندای‌ انكار فنا و اعلام‌ ابدیت‌ به‌ زبان‌ بشر است‌ اصل‌ بقای‌ ماده‌ می‌گویند.

دانشمندان جرم موادی را که با هم ترکیب می‌شوند، پیش از ترکیب و پس از ترکیب با دقت زیاد اندازه گرفتند و به این نتیجه رسیدند که مجموع جرم‌های پیش از ترکیب با مجموع جرم‌های پس از ترکیب مواد با هم برابر است. آن‌ها یقین حاصل کردند که در اثر واکنش‌های شیمیایی، جرم نابود نمی‌شود و یا به وجود نمی‌آید. آن‌ها این برداشت خود را قانون پایستگی (بقای ) ماده یا قانون پایستگی (بقای) جرم نامیدند.

این قانون بیان می‌کند که مقدار جرم یک ماده یا مجموعه‌ی چند ماده که دچار تغییر فیزیکی یا تغییر شیمیایی می‌شوند، هیچ تغییری نمی‌کند. برای مثال اگر 20 گرم یخ ذوب و بعد بخار شود، جرم آب همان 20 گرم یا جرم بخار همان 20 گرم است. یا اگر قطعه ذغالی به جرم 16 گرم با 32 گرم اکسیژن بسوزد ، از سوختن آن، 48 گرم گاز ، دود و خاکستر تولید می‌شود. بنابراین می‌توان گفت در اثر تغییرات فیزیکی (مانند تغییر حالت ماده ) و تغییر شیمیایی ( ترکیب زغال با اکسیژن هوا ) ماده نه به وجود می‌آید و نه از بین می‌رود. یعنی جرم کلی ماده همیشه ثابت است.

همان طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنیم مواد اولیه در سمت چپ قبل از آزمایش هستند که جرم آن‌ها اندازه گیری شده است و بعد از انجام واکنش نیز جرم آن‌ها اندازه گیری شده است و قانون پایستگی جرم تایید شده است.

تا اواخر قرن نوزدهم میلادی، ماده و انرژی را دو چیز متفاوت می‌دانستند ولی پس از کشف پدیده‌ی رادیواکتیو و مطالعات بسیار گسترده ای که در قرن بیستم روی ماده و انرژی صورت گرفت، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که در شرایط معینی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می‌شود. از این رو قانون پایستگی ماده و قانون پایستگی انرژی با واقعیت‌های شناخته شده سازگار نیست.

اکنون قانونی که به جای دو قانون نامبرده مورد قبول است، قانون پایستگی ماده و انرژی است. بر طبق این قانون ماده و انرژی می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند، ولی مقدار کلی ماده و انرژی در یک مجموعه و به طور کلی در جهان هستی همواره ثابت است.

دانشمندان با توجه به تبدیل ماده به انرژی و انرژی به ماده، ماهیت ماده و انرژی را یکسان می‌دانند و تعریف زیر را برای هر یک بیان می‌کنند:

ماده انرژی متراکم است و انرژی ماده گسترده

مفهوم جمله‌ی بالا آن است که مثلاً در خورشید که واکنش‌های هسته ای صورت می‌گیرد، مقداری ماده متراکم به انرژی تبدیل می‌شود و این انرژی در فضای گسترده‌ی اطراف خورشید پراکنده می‌شود. یا هنگامی که گلوله ای را گرما می‌دهیم، انرژی گرمایی که در فضای گسترده ای قرار داشت، به صورت افزایش حجم بسیار کم در گلوله جمع و متراکم می‌شود. البته چنین جرمی با هیچ ترازویی قابل اندازه گیری نخواهد بود.

در طی انجام واکنش‌های شیمیایی نه اتمی از بین می‌رود و نه اتمی ایجاد می‌شود. بلکه در حین انجام واکنش اتم‌های واکنش دهنده‌ها به شیوه ای دیگر به هم متصل می‌شوند. (مشابه این قانون پیوستگی انرژِی نیز چنین عنوان می‌شود که انرژی از بین نمی‌رود و به وجود نمی‌آید، بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود)

در یک معادله‌ی شیمیایی، می‌بایستی تعداد اتم‌های عناصر در دو طرف معادله یکسان باشد. به طور مثال اگر از اتم x در سمت واکنش دهنده‌ها 5 عدد وجود دارد، حتماً در طرف دیگر واکنش در بخش فراورده نیز از اتم x تعداد 5 عدد وجود داشته باشد.