Wet van behoud van massa

De wet van behoud van massa zegt dat de massa van een gesloten systeem constant zal blijven, ongeacht de processen die binnen het systeem plaatsvinden. Een equivalente bewering is dat materie van vorm kan veranderen, maar niet kan worden gemaakt en evenmin kan worden vernietigd. Dit impliceert, dat voor ieder chemisch proces in een gesloten systeem, de totale massa van de reactanten gelijk moet zijn aan de totale massa van de reactieproducten.

In de chemie, dus zolang er geen kernreacties plaatsvinden, houdt een speciale vorm van de wet van behoud van massa ook in dat er behoud is van massa (en aantal atomen) van ieder chemisch element. In chemische reacties kunnen atomen niet gemaakt worden en ook niet worden vernietigd.

De wet van behoud van massa wordt volop gebruikt in diverse takken van de wetenschap, zoals de scheikunde, mechanica en vloeistofdynamica. Volgens de speciale relativiteitstheorie is de wet van behoud van massa een uitdrukking van de wet van behoud van energie. De rustmassa van een systeem van deeltjes is gelijk aan de energie van het massamiddelpuntsstelsel (het inertiaalstelsel waarin het massamiddelpunt in rust is). Energie blijft behouden in ieder inertiaalstelsel en dus blijft de op deze manier gedefinieerde systeemmassa ook behouden, zelfs bij kernreacties. De afname van de massa’s van de onderlinge deeltjes gaat gepaard met een toename van de kinetische energie van de onderlinge deeltjes, hetgeen bekend staat als de omzetting van massa in energie. Maar hoewel de som van de rustmassa’s van de deeltjes niet behouden blijft, blijft de systeemmassa, die ook de kinetische energie van de onderlinge deeltjes volgens het massamiddelpuntsstelsel bevat, behouden.

Historische ontwikkeling en belang

De wet van behoud van massa werd in 1789 geformuleerd door Antoine Lavoisier. Om deze reden is deze regel ook bekend als de Wet van Lavoisier. Lavoisier wordt om deze reden vaak gezien als de grondlegger van de moderne scheikunde. Echter, Michail Lomonosov had al veel eerder (in 1748) soortgelijke beweringen gedaan en ze in experimenten bewezen. Historisch gezien bleef de wet van behoud van massa duizenden jaren onbekend door het effect van gassen. Deze verdwenen ongezien in de atmosfeer (koolstofdioxide bij verbranding), of werden door ongezien uit opgenomen (zuurstof bij oxidatie). Dit effect werd niet begrepen totdat de vacuümpomp als eerste de mogelijkheid gaf gassen te wegen. Eenmaal begrepen, werd de wet van behoud van massa de sleutel tot de overgang van de alchemie naar de moderne chemie. Toen wetenschappers zich realiseerden dat substanties nooit verdwenen uit metingen, konden ze zich voor de eerste maal bezig gaan houden met kwantitatieve studies naar de veranderingen van substanties. Deze ommekeer leidde tot het idee van het bestaan van chemische elementen en het idee dat alle chemische processen en veranderingen (inclusief vuur en metabolisme) eenvoudige reacties zijn tussen niet van gewicht veranderende elementen.