质量不会消失！

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质量守恒定律，又名物质不灭定律，是最早载入化学史册的定律，这一定律可以概括为：“物质虽然能够变化，但不能消灭或凭空产生。”它是由俄国化学家罗蒙诺索夫和法国化学家拉瓦锡各自独立发现的。

在化学反应中，参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一。在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。

拉瓦锡

质量守恒定律是自然界的基本定律之一。在任何与周围隔绝的物质系统（孤立系统）中，不论发生何种变化或过程，其总质量保持不变。18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上推翻了燃素说之后，这一定律始得公认。20世纪初以来，发现高速运动物体的质量随其运动速度而变化，又发现实物和场可以互相转化，因而应按质能关系考虑场的质量。质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展，质量守恒和能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律，即质量和能量守恒定律（简称质能守恒定律）。

20世纪初，德国和英国化学家分别做了精确度极高的实验，以求能得到更精确的实验结果，反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，因此质量守恒定律是建立在严谨的科学实验基础之上的。质量守恒定律就是参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。例如，把铁钉放在硫酸铜溶液里，当反应结束后，剩余物质的质量将严格地等于铁钉的质量和硫酸铜溶液的质量之和。实验证明，物体的质量具有不变性。不论如何分割或溶解，质量始终不变。在任何化学反应中质量也保持不变。燃烧前碳的质量与燃烧时空气中消耗的氧的质量之和准确地等于燃烧后所生成物质的质量。

质量守恒定律的探究

反对燃素说俄国的化学家罗蒙诺索夫，是最早提出热只是物质微粒运动的结果的人。罗蒙诺索夫积极探索燃烧奥秘。用实验证明金属在密闭容器内加热，质量不会增加，而放在空气里加热，质量就会增加。这为后来拉瓦锡推翻燃素说，建立氧化学说，打下良好的基础。借助于实验，罗蒙诺索夫推翻了1703年施塔尔提出的“燃素”学说。罗蒙诺索夫准备了专用的玻璃容器，分别放入铅屑、铜屑和铁屑，将容器口封死，而后加热，最后铅屑溶化了，光闪闪的银白色容器镀上了一层灰黄色；红色的铜屑变成了暗褐色粉末；铁屑变黑了。“燃素”是否进入了容器？它是否同金属化合了？如果它进入了容器，那么容器的重量就应该增加，但称重结果表明，这些容器的重量都没有变化！而金属灰却比原来重了。据此，罗蒙诺索夫得到了这样一个结论：“金属没有与“燃素”化合！因为所有的容器重量都没有变化，这是无可辩驳的事实。“然而容器内部有一定数量的空气，肯定是金属与空气的微粒化合了！因此重量增加了，有多少空气与金属化合，金属就应该增重多少！”

催化氧化反应器

罗蒙诺索夫用实验证明化学反应前后物质的质量相等，这一发现比拉瓦锡发现物质不灭定律早18年。罗蒙诺索夫是最早应用天平来测量化学反应重量关系的化学家。经过大量的实验之后，1756年，罗蒙诺索夫得到了这样一个结论：“参加反应的全部物质的重量，等于全部反应产物的重量。”这就是今天我们所熟知的，作为化学科学基石的质量守恒定律。

实际上，早在1748年2月16日，在罗蒙诺索夫写给彼得堡科学院院士列昂纳德·欧拉的信中就曾经写道：“自然界所发生的一切变化，都是这样的：一种东西失去多少，另一种东西就获得多少。因此，如果某个物体增加了若干物质，另一物体必然有若干物质消失。我在梦中消耗了多少小时，那么我必然失眠多少小时，如此等等。因为这是一条具有普遍意义的规律，所以它也应推广适应运动的诸法则：一个物体如果靠本身的动力，引起另一物体产生运动，那么前者由于推动而失去的动量，必然等于后者受推动时获得的动量。”应该说，这种观点是质量守恒定律和能量守恒定律的雏形。

经过反复实验，都得到同样的结果后，于1758年，把他得到的结论在《论物质的固体性和液体性》论文中更进一步地明确为:“参加化学变化的物质的总质量，一定跟生成物的总质量相等。”

知识拓展

什么是能量守恒定律？

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量不变。

能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量。例如，煤燃烧后放出热量，可以用来取暖；可以用来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，推动汽轮发电机转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其他用电器转换为机械能、光能或热能等。又如太阳能，可以通过聚热气加热水，也可以产生蒸汽用以发电；还可以通过太阳能电池直接将太阳能转换为电能。当然，这些转换都遵循能量守恒定律。

由于罗蒙诺索夫的用金属加热的实验在定量化方面受到限制，因此他发现的物质不灭定律，在当时并没有引起化学界注意。直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定律才获得公认。但要证明或否定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的木具和技术不能满足严格的要求。直到1908年，德国化学家朗道耳特及1912年英国化学家曼莱做了精确度极高的实验，所用的容器和反应物的质量为1000克左右，反应前后质量之差小于0.0001克，质量的变化小于一千万分之一，这个差别在实验误差范围之内。至此，科学家一致承认了这一定律。

法国化学家拉瓦锡在化学上有着卓越贡献，他是近代化学奠基人之一。他最大的特点是能够把别人完成的实验接过来，用定量实验来补充、加强，对旧理论的缺陷，常常能敏锐地观察到并通过严格的合乎逻辑的步骤，提出更合理的解释。

拉瓦锡用硫酸和石灰合成了石膏，当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细称量了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。这次意外的成功使拉瓦锡养成了经常使用天平的习惯。由此，他总结出质量守恒定律，并成为他进行实验、思维和计算的基础。

1772年秋天，拉瓦锡照习惯称量了定量的红磷，使之燃烧、冷却后又称量灰烬的质量，发现质量竟然增加了。他又燃烧硫磺，同样发现灰烬的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。于是他又改进实验的方法：将白磷放入一个钟罩，钟罩里留有一部分空气，钟罩里的空气用管子连接一个水银柱。加热到40℃时白磷就迅速燃烧，水银柱上升。拉瓦锡还发现“28.35克的白磷大约可得到76.545克的白色灰烬。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量基本接近”。

红磷

1775年，拉瓦锡对氧气进行研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气，实际上是吸收了氧气，与氧气化合，这就是彻底推翻了燃素说的燃烧学说。

除此之外，为了证明他的想法，拉瓦锡又做了糖发酵生成酒精的实验。这是一个复杂的生化反应。他把2835克糖、11340克水和含有198.45克水的酵母溶液混合，让其充分地发酵，发酵后定量测定的结果是放出的气体含二氧化碳1042克、水蒸气396.9克，余下13041克的液体中含水、酒精、醋酸、糖和酵母。此外，拉瓦锡还做了许多化学实验证明物质不灭，并在他的名著《化学概要》中指出:“无论是人工或是自然作用都没有创造出新东西，物质在每一化学变化前的数量，等于反应后的数量，这可以算是一个公理。”

拉瓦锡的发现和当时的燃素学说是相悖的。燃素学说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月，他在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将新化学命名为“反燃素化学”。拉瓦锡不仅推翻了当时著名的“燃素说”，还证明了“质量守恒定律”是正确的。

至此，质量守恒定律作为化学家发现的第一个定律载入史册。虽然拉瓦锡时代的实验的工具和技术不能得到极精确的实验结果，但在实验误差允许范围之内，科学家们一致承认了这一定律。后来，科学家们根据质能关系公式计算及实验结果证明，质量守恒定律是完全正确的。

颗粒状干酵母

知识解码

发现质量守恒的人

安托万·洛朗·拉瓦锡法国著名化学家，近代化学的奠基人之一，“燃烧的氧学说”的提出者。1743年8月26日生于巴黎，因其包税官的身份在法国大革命时的1794年5月8日于巴黎被处死。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则，创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验，用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想，为近代化学的发展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。拉瓦锡之于化学，犹如牛顿之于物理学。

米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫，俄国百科全书式的科学家、语言学家、哲学家和诗人，被誉为俄国科学史上的彼得大帝。他冒充贵族的儿子考入斯拉夫—希腊—拉丁学院。1736年因学习优异被选送到德国留学五年。娶了一个德国女人后回圣彼得堡科学院，成为俄国科学院的第一个俄国籍院士。后来还成为瑞典科学院院士和意大利波伦亚科学院院士。1748年秋他按照自己的计划创建了俄国第一个化学实验室。