
Kütlenin korunumu
yasası:
Kütlenin korunumu yasası, zaman
zaman Lomonosov-Lavoisier kanunu olarak da adlandırılan, kapalı bir sistemde var olan çevrimler ve
işlemler ne olursa olsun, kütlenin sabit kalacağını belirten kanundur. Denk bir ifadeyle açıklamak
gerekirse kütlenin durumu yeniden düzenlenebilir fakat kütle yaratılamaz veya
yok edilemez. Böylece, kapalı bir sistem dahilindeki her türlü kimyasal tepkime ve proseste tepkenlerin (yani reaktantların) kütlesi, ürünlerin kütlesine eşit olmalıdır.
Buna göre:
Kimyasal olaylara giren maddelerin kütleleri toplamı oluşan ürünlerin toplamına
eşittir. X + Y = Z + T tepkimesinde X ve
Y girenler (reaktif) olup, Z ve T ’ye (ürünler) kütlece eşittir.
Kimyasal maddelerin
kütleleri atom sayıları ile orantılı olduğundan tüm kimyasal tepkimelerde atom
sayıları korunur
Örneğin 1 mol C atomu
12 gram, 1 mol O2 molekülü 32 gramdır. Buna göre 1 mol CO2 atomu 44
gram olur:
C + O2 = CO2
12 gram + 32 gram = 44 gram
Tarihçe:
Kütlenin korunumu kanunu ilk
kez Nasîrüddin Tûsî tarafından 13. yüzyıl ortaya atılmışsa da bu ilk sürümde
eksiklikler mevcuttu; Maddenin yapısının değişebileceğini fakat yok
olamayacağını yazmaktaydı.
Kütlenin
korunumu kanunu ilk kez net bir şekilde tanımlanması 1789 tarihinde Lavoisier
tarafından başarılabilmiştir. Nitekim bu sebepten ötürü bazen kendisinin modern
kimyanın babası olduğu da söylenir. Bununla birlikte, Mikhail Lomonosov aslında
benzeri fikirleri 1748'de ortaya atmış ve çeşitli deneyler sonucu kanıtlamıştı.
Lavoisier'in çalışmasının öncülleri bununla da sınırlı değildir ve şu isimler
daha erken tarihlerde benzeri fikirleri ortaya atmıştır:
Joseph Black (1728 -
1799)
Henry Cavendish (1731 - 1810)
Jean Rey (1583 - 1645).
Kütlenin korunumu kanunu:
Lavoisier
aradığı açıklamanın ipucunu birkaç yıl sonra Priestley'le Paris'te buluştuğunda
elde eder. Priestley cıva oksit üzerindeki deneylerinden söz ederken bulduğu
"yetkin gaz"ın özelliklerini belirtir. Lavoisier yayınlarının
hiçbirinde Priestley'e hakkı olan önceliği tanımaz; sadece bir kez,
"Oksijeni Priestley'le hemen aynı zamanda keşfetmiştik," demekle
yetinir.
Doğrusu,
oksijenin keşfinde öncelik Lavoisier'in değildi; ama bu gazın gerçek önemini
ilk kavrayan bilim insanıydı. Priestley'in deneylerini kendine özgü dikkat ve
özenle tekrarlamaya koyulur. Belli miktarda havaya yer verilen bir kapta cıva
ısıtıldığında, cıvanın kırmızı cıva okside dönüşmesiyle ağırlık kazandığı,
havanın ise aynı ölçüde ağırlık yitirdiği görülür. Lavoisier deneylerinde bir
adım daha ileri gider: cıvadan ayırdığı cıva oksidi (calx'ı) tarttıktan sonra
daha fazla ısıtır; kora dönüşen kırmızı oksidin giderek yok olmaya yüz
tuttuğunu, geriye belli sayıda cıva taneciğiyle, solunum ve yanma sürecinde
atmosferik havadan daha etkili bir miktar "elastik akıcı" kaldığını
saptar. Elastik akıcı Priestley'in "yetkin gaz" dediği şeydi.
Lavoisier
üstelik bu artığın ağırlığı ile cıvanın ilk aşamadaki ısıtılmasından azalan
hava ağırlığının da eşit olduğunu belirler. Dahası, cıva oksidin ısı altında
cıvaya dönüşmesiyle kaybettiği ağırlık etkili bölümüyle (yani oksijenle)
birleşmesiyle gerçekleşmektedir. Başta önemsenmeyen bu kuram, suyun iki gazın
birleşmesiyle oluştuğuna ilişkin Cavendish deney sonuçlarını da açıklayınca,
bilim çevrelerinin dikkatini çekmede gecikmez. Cavendish deneylerinde,
asitlerin metal üzerindeki etkisinden "yanıcı" dediği bir gaz elde
etmiş, bunu flogiston sanmıştı. Ancak Priestley'in bir deneyi onu bu yanlış
yorumdan kurtarır. Priestley, hidrojen ve oksijen karışımı bir gazı elektrik
kıvılcımıyla patlattığında bir miktar çiyin oluştuğunu görmüştü. Aynı deneyi
tekrarlayan Cavendish daha ileri giderek patlamada "yanıcı" gazınsu
olduğunu saptar.
Flogiston
teorisi yıkılmıştı artık. Yeni teorinin benimsenmesi, kimi bağnaz çevrelerin
direnmesine karşın, uzun sürmez. Kimyada geciken atılım sonunda gerçekleşmiş
olur. Lavoisier ulaştığı sonucu Bilim Akademisi'ne bir bildiriyle sunar; ne var
ki, tek kelimeyle de olsa Priestley, Cavendish, vb. deneycilerin katkılarından
söz etmez. Lavoisier'in aslında ne yeni kimyasal bir nesne, ne de yeni kimyasal
bir olgu keşfettiği söylenebilir.yeni ve işler bir sistem kurmaktı. 1789'da
yayımlanan "Traité Élémentaire de Chimie" adlı yapıtı, kendi
alanında, Newton'un Principia'sı sayılsa yeridir. Biri modern fiziğin, diğeri
modern kimyanın temelini atmıştır.
Lavoisier'i
unutulmaz yapan bir özelliği de nesnelerin kimyasal değişimlerini ölçmede
gösterdiği olağanüstü duyarlılıktı. Bu özelliği ona "Kütlenin Korunumu
Yasası" diye bilinen çok önemli bilimsel bir ilkeyi ortaya koyma olanağı
sağlar. Lavoisier kimi kez kendi adıyla da anılan bu ilkeyi şöyle dile
getirmişti:
"Doğanın
tüm işleyişlerinde hiçbir şeyin yoktan var edilmediği, tüm deneysel
dönüşümlerde maddenin miktar olarak aynı kaldığı, elementlerin tüm
bileşimlerinde nicel ve nitel özelliklerini koruduğu gerçeğini tartışılmaz bir
aksiyom olarak ortaya sürebiliriz."
özel görelilik:
Özel görelilikte kütlenin korunumu mevcut değildir. Nitekim bir parçacık sisteminin kütlesinin, her bir parçacığın kütlelerinin toplamına eşit olduğu prensibi de özel görelilikte doğru değildir.