質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展

在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)前各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成各物質(zhì)的質(zhì)量總和。這個規(guī)律就叫做質(zhì)量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一。

在任何與周圍隔絕的體系中，不論發(fā)生何種變化或過程，其總質(zhì)量始終保持不變。或者說，任何變化包括化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)都不能消除物質(zhì)，只是改變了物質(zhì)的原有形態(tài)或結(jié)構(gòu)，所以該定律又稱物質(zhì)不滅定律。

現(xiàn)在看來這個定律是那么的理所當(dāng)然，可是，人們認(rèn)識它的過程卻是那樣的艱難。為了探索物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化關(guān)系，在近代化學(xué)史上，諸多科學(xué)家們?yōu)榇俗隽舜罅康膶嶒炑芯俊?/p>

相當(dāng)一段時期內(nèi)，燃素說統(tǒng)治整個化學(xué)界，成為制約化學(xué)向前發(fā)展一個難以逾越的障礙。但是，俄國化學(xué)家羅蒙索諾夫并不相信它。對于物質(zhì)，羅蒙索諾夫有自己的見解，并通過大量的定量化的實驗來證實自己的觀點。

1756年，俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫把錫放在密閉的容器里煅燒，錫發(fā)生變化，生成白色的氧化錫，盡管金屬已煅燒成灰，但其重量仍然與煅燒前一樣，并無變化。

經(jīng)過反復(fù)的實驗，都得到同樣的結(jié)果，因此可以斷定，金屬在敞口的容器中煅燒之后發(fā)生增重，是金屬與空氣結(jié)合的緣故，從而否定了波義耳所謂“火微粒”和“燃素”的存在。他提出，參加化學(xué)反應(yīng)的全部物質(zhì)的重量，常常等于全部反應(yīng)產(chǎn)物的重量。

1760年，羅蒙索諾夫進(jìn)一步闡述了這一觀點，他說，自然界中發(fā)生的一切變化，都處在這樣的狀態(tài)中，即如果是一物體上的某種東西消耗了若干量，則有若干量這種東西加在另一物體上。也就是說，如果在某處有某量的物質(zhì)減少，在其他地方便有同量的物質(zhì)增加。他認(rèn)為在化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的。

可惜羅蒙索諾夫的見解并沒有被廣泛傳播，對當(dāng)時西方科學(xué)的進(jìn)步并無多大影響。直到1774年，拉瓦錫用精確的定量實驗法，研究了氧化汞的分解和合成中各物質(zhì)的量的變化，得出了與羅蒙索諾夫相同的觀點——在化學(xué)反應(yīng)中，不僅物質(zhì)的總質(zhì)量在反應(yīng)前后保持不變，并且這種物質(zhì)中所含的任一元素的質(zhì)量也保持不變。

自此，這一定律才獲得公認(rèn)。但要確切證明或否定這一結(jié)論，都需要極精確的實驗結(jié)果，而拉瓦錫時代的工具和技術(shù)(小于0.2％的質(zhì)量變化就覺察不出來)不能滿足嚴(yán)格的要求。因為這是一個最基本的問題，所以不斷有人改進(jìn)實驗技術(shù)以求解決。

1789年，隨著法國資產(chǎn)階級大革命爆發(fā)，拉瓦錫的化學(xué)名著——《化學(xué)概論》也出版了。在《化學(xué)概論》中，拉瓦錫第一次用清晰的語言把質(zhì)量守恒定律表達(dá)出來，用實驗進(jìn)行了驗證，并說明了它在化學(xué)中的應(yīng)用。拉瓦錫的發(fā)現(xiàn)很快被各國科學(xué)家所接受，在科學(xué)界廣為傳播，并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

1912年，英國人曼萊做了如下實驗：用一個雙聯(lián)的玻璃管，將一種反應(yīng)物裝在左邊管，另一種裝入右邊管，封死管口后用極精確的天平稱量。然后，再將二者混合，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再行稱量。前后總量相差微小，從而證明了質(zhì)量守恒定律的正確性。

曼萊實驗的精確度極高，所用的容器和反應(yīng)物質(zhì)量為lO(Og左右，反應(yīng)前后質(zhì)量之差小于0．0001g，質(zhì)量的變化小于一千萬分之一。這個差別在實驗誤差范圍之內(nèi)，因此科學(xué)家一致承認(rèn)了這一定律。

質(zhì)量守恒定律的建立具有著重大的科學(xué)意義和深遠(yuǎn)的哲學(xué)意義。它是自然界最基本的定律之一。有了它作基礎(chǔ)，人們才可能精確深入地研究化學(xué)反應(yīng)中各種物質(zhì)質(zhì)量之間的關(guān)系。同時，它為哲學(xué)上的物質(zhì)不滅原理提供了堅實的自然科學(xué)基礎(chǔ)。