Kütlenin Korunumu Yasası (Lavoisier Kanunu) Kütlenin korunumu yasası, bazen Lomonosov-Lavoisier kanunu olarak da adlandırılan, kapalı bir si...
Kütlenin Korunumu Yasası (Lavoisier Kanunu)
Kütlenin korunumu yasası, bazen Lomonosov-Lavoisier kanunu olarak da adlandırılan, kapalı bir sistemde mevcud çevrimler ve işlemler ne olursa olsun, kütlenin durağan(durgun) kalacağını belirten kanundur. Denk bir ifadeyle izah etmek gerekirse kütlenin durumu tekrardan düzenlenebilir fakat kütle yaratılamaz ya da yok edilemez. Böylece, kapalı bir sistem dahilindeki her türlü kimyasal tepkime ve proseste tepkenlerin (doğrusu reaktantların) hacmi, ürünlerin kütlesine eşit olmalıdır.
Buna nazaran:
Kimyasal vakalara giren maddelerin kütleleri toplamı oluşan ürünlerin toplamına eşittir. X + Y ® Z + T tepkimesinde X ve Y girenler (reaktif) olup, Z ve T (ürünler)’ye kütlece eşittir.
Kimyasal maddelerin kütleleri atom sayıları ile orantılı olduğundan tüm kimyasal tepkimelerde atom sayıları korunur.
Mesela
1 mol C atomu 12 gram, 1 mol O2 molekülü 32 gramdır. Buna nazaran 1 mol CO2 atomu 44 gram olur:
C + O2 ® CO2
12 gram + 32 gram ® 44 gramLavoisier Kanununun Tarihçesi
Kütlenin korunumu kanunun ilk kez Nasîrüddin Tûsî tarafınca 13. yüzyıl ortaya atılmışsa da bu ilk sürümde eksiklikler mevcuttu; Maddenin yapısının değişebileceğini fakat yok olamayacağını yazmaktaydı.
Kütlenin korunumu kanunun ilk kez net bir halde tanımlanması 1789 tarihinde Lavoisier tarafınca başarılabilmiştir. Nitekim bu sebepten dolayı kimi zaman kendisinin çağıl kimyanın babası olduğu da söylenir. Bununla beraber, Mikhail Lomonosov aslında benzeri fikirleri 1748'de ortaya atmış ve çeşitli deneyler sonucu kanıtlamıştı. Lavoisier'in çalışmasının öncülleri böyle de sınırı olan değildir ve şu adlar daha erken tarihlerde benzeri fikirleri ortaya atmıştır: Joseph Black (1728 - 1799), Henry Cavendish (1731 - 1810) ve Jean Rey (1583 - 1645).Flogiston Teoremi
Lavoisier bilim dünyasında en başta yanma vakasına ilişkin geliştirdiği yeni kuramıyla ün kazanır. Ne ki, kimya devrimini oluşturmada başka mühim emekleri da vardır. Ek olarak, deneylerinde, bilhassa ölçme işleminde gösterdiği muhteşem duyarlılık, kendisini izleyen yeni dönem araştırmacılar için özenilen bir örnek olmuştur. Kimya dil, mantıksal seviye ve kuramsal izah etme yönlerinden bilimsel kimliğini Lavoisier'e borçludur. Tüm bu çalışmalarında ona büyük desteği eşi sağlar: gözlem şekillerini çizer, yabancı dillerden kaynak çeviriler yapar, yazı ve kitaplarını yayıma hazırlar.
Lavoisier araştırmalarına başladığında, kimyada Antik Yunanlıların maddeye ilişkin dört element (toprak, su, ateş ve hava) öğretisinin yanı sıra yanmaya ilişkin flogiston kuramı geçerliydi. Bilinmiş olduğu benzer biçimde, bir tahta ya da bez parçası yandığında duman ve alev çıkar, yanan nesne bir miktar kül bırakarak yok olur.
Yürürlükteki kurama nazaran, yanma, yanan nesnenin flogiston denen, fakat ne olduğu bilinmeyen, gizemli bir madde çıkarması demekti. Odun kömürü benzer biçimde yandığında geriye minimum kül bırakan nesneler flogiston bakımından en varlıklı nesnelerdi. Bilim adamlarının çoğunluk doyurucu bulmuş olduğu bu kurama ters düşen kimi gözlemler de yok değildi. Bunlardan biri yanma için havanın gerekliliğiydi. Bir diğeri, kurşun benzer biçimde madenlerin, erime derecesinde ısıtıldığında, yüzeylerinde oluşan "calx"ın, madenin eksilen bölümünden daha ağır olmasıydı. Aslında yanma vakasını açıklamadaki güçlüğün bir sebebi gazlara ilişkin bilgi eksikliğiydi. 1756'da İskoçJoseph Black "durağan(durgun) gaz" söylediği karbon dioksidi buluncaya dek malum tek gaz hava idi. İngiliz kimya bilgini Joseph Priestley ondan sonra deneysel olarak on kadar yeni gaz keşfeder. Bunlardan biri onun "yetkin gaz" söylediği, ilerde Lavoisier'in "oksijen" adını verdiği gazdır.
Priestley, oksijeni bulmasına rağmen flogiston kuramından kopamaz. Üstün bir deneyci olan bu İngiliz bilim adamı, kuramsal yönden rakibi Lavoisier ile boy ölçüşecek yeterlikte değildi. Lavoisier yanma vakası ile 1770'lerin başlangıcında ilgilenmeye başlamıştı. Kapalı bir kapta fosfor yakınca gazın ağırlığının değişmediğini, oysa kabı açtığında havanın içeri girmesiyle beraber gazın ağırlığının azca da olsa arttığını saptamıştı. Bu gözlemin yürürlükteki kurama uymadığı belliydi, fakat daha doyurucu bir açıklaması da yoktu.Lavoisier Kütlenin Korunumu Kanunu
Lavoisier aramış olduğu açıklamanın ipucunu bir kaç yıl sonrasında Priestley'le Paris'te buluştuğunda elde eder. Priestley cıva oksit üstündeki deneylerinden söz ederken bulmuş olduğu "yetkin gaz"ın özelliklerini belirtir. Lavoisier yayınlarının asla birinde Priestley'e hakkı olan önceliği tanımaz; bir tek bir kez, "Oksijeni Priestley'le derhal hem de keşfetmiştik," demekle yetinir.
Doğrusu, oksijenin keşfinde öncelik Lavoisier'in değildi; fakat bu gazın gerçek önemim ilk kavrayan bilim adamı oydu. Priestley'in deneylerini kendine özgü dikkat ve özenle tekrarlamaya koyulur. Belli oranda havaya yer verilen bir kapta cıva ısıtıldığında, cıvanın kırmızı cıva okside dönüşmesiyle ağırlık kazanılmış olduğu, havanın ise aynı seviyede ağırlık yitirdiği görülür. Lavoisier deneylerinde bir adım daha ileri gider: cıvadan ayırdığı cıva oksidi (calx'ı) tarttıktan sonrasında daha çok 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" söylediği şeydi.
Lavoisier üstelik bu artığın ağırlığı ile cıvanın ilk aşamadaki ısıtılmasından azalan hava ağırlığının da eşit bulunduğunu belirler. Dahası, cıva oksidin ısı altında cıvaya dönüşmesiyle kaybetmiş olduğu ağırlık etkili bölümüyle (doğrusu oksijenle) birleşmesiyle gerçekleşmektedir. Başta önemsenmeyen bu kuram, suyun iki gazın birleşmesiyle oluştuğuna ilişkin Cavendish gözlem neticelerini da açıklayınca, bilim çevrelerinin dikkatini çekmede gecikmez. Cavendish deneylerinde, asitlerin metal üstündeki etkisinden "yanıcı" söylediği bir gaz elde etmiş, bunu flogiston sanmıştı. Sadece Priestley'in bir deneyi onu bu yanlış yorumdan kurtarmış olur. 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 bulunduğunu saptar.
Flogiston teorisi yıkılmıştı artık. Yeni teorinin benimsenmesi, kimi yobaz çevrelerin direnmesine rağmen, uzun sürmez. Kimyada geciken atılım sonunda gerçekleşmiş olur. Lavoisier ulaşmış olduğu 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 piyasaya çıkan "Traité Élémentaire de Chimie" adlı yapıtı, kendi alanında, Newton'un Principia'sı sayılsa yeridir. Biri çağıl fiziğin, diğeri çağıl kimyanın temelini atmıştır.
Lavoisier'i unutulmaz meydana getiren bir özelliği de nesnelerin kimyasal değişimlerini ölçmede gösterdiği muhteşem duyarlılıktı. Bu özelliği ona "Kütlenin Korunumu Yasası" diye malum çok mühim bilimsel bir ilkeyi ortaya koyma olanağı sağlar. Lavoisier kimi kez kendi adıyla da anılan bu ilkeyi şu şekilde dile getirmişti:
"Tabiatın tüm işleyişlerinde hiçbir şeyin yoktan var edilmediği, tüm deneysel dönüşümlerde maddenin miktar olarak aynı kalmış olduğu, elementlerin tüm bileşimlerinde nicel ve nitel özelliklerini koruduğu gerçeğini tartışılmaz bir aksiyom olarak ortaya sürebiliriz."Genelleştirme
Hususi görelilikte kütlenin korunumu mevcut değildir. Nitekim bir parçacık sisteminin hacminin, her bir parçacığın kütlelerinin toplamına eşit olduğu prensibi de hususi görelilikte doğru değildir.Kütlenin Korunumu Kanunu İle İlgili Sorular
Sual 1 : 1,2 Gr Magnezyumun Oksijen İle Birleşmesinden 2 Gr Magnezyum Oksit Oluşuyor. Buna Gore, Magnezyum Oksit Bileşiğinde Magnezyumun Oksijene Kütlece Oranı Nedir ?
Kütlenin Korunumu İlkesine Gore ,
1,2 + Oksijenin Hacmi = 2
Oksijenin Hacmi = 0,8 Gramdır
Buna Gore :
Mg / O = 1,2 / 0,8 = 3/2
Sual 2 : Kalsiyum Bromürün Kütlece 1/5'i Kalsiyumdur. 80 Gr Bromla Kaç Gram Kalsiyum Tepkimeye Girer ?
Bileşiğin 1/5 ' i Kalsiyum İse 4/5' i Brom Olmalıdır.Öyleyse ;
4 Gram Brom İle 1 Gram Kalsiyum Birleşirse
80 Gram Brom İle X Gram Kalsiyum Birleşir
X = 20 Gram Kalsiyum
Sual 3 : Fe3O4 Bileşiğinde Kütlece Birleşme Fe / O Oranı 21 / 8 Dir. Buna Gore 4.2 Gram Fe Kafi Oranda Oksijen İle Kaç Gram Fe3O4 Oluşur?
21 Gram Fe Nin 8 Gram Oksijenle Artansız Tepkimesinden 29 Gr Fe3O4 Bileşiği Elde Edilir.
21 Gram F'den 29 Gram Fe3O4 Elde Edilirse
4.2 Gram F'den X Gram Fe3O4 Elde Edilir
X = 5,8 Gram Fe3O4 Elde Edilir
Sual 4 : Bakır Ve Oksijenden Oluşan Bir Bileşiğin %20 Si Oksijendir.Buna Gore
Bu Bileşiği Oluşturmak Suretiyle 40 Gram Bakır İle 30 Gram Oksijen Reaksiyona Sokulduğunda Hangi Maddeden Kaç Gram Artar ?
Bileşiğin %20 Si Kısaca 1/5 İ Oksijen 4/5 i Cu Dur. Kısaca Kütlece Birleşme Oranı 1/4 Dür.
4 Gram Cu İle 1 Gram Oksijen Artansız Tepkime Vermektedir. 40 Gram Cu İçin Lüzumlu Olan Oksijen Bulunmaktadır.
4 Gram Cu İle 1 Gram O Birleşirse
40 Gram Cu İl x Gram O Birleşir
X = 10 Gram O İle Birleşir
Oksijen Başta 30 Gram Alındığından 20 Gram Oksijen Artar .
Sual 5 : XY3 Gazının 6.8 Gramının Tamamı Ayrıştığında 1,2 Gran Y2 Gazı Elde Ediliyor.
Buna Gore , XY3 Bileşiğinin Kütlece Birleşme Oranı Nedir ?
XY3 Bileşiği X Ve Y Elementlerinden Oluşmaktadır. 6,8 Gram XY3 Ayrıştığında 1,2 Gram Y2 Gazı Elde Edilirse 5,6 Gramda X Elde Edilir.
6,8 Gram XY3 Bileşiğinde 5,6 X ve 1.2 Gram Y Vardır. Elementlerin Kütlece Birleşme Oranları ;
X/Y = 5,6 / 1,2 = 14 /3
YORUMLAR