قانون حفظ المادة

من خلال الأبحاث والتجارب العلمية المختلفة والتي انتشرت لقرون كثيرة وجدة العلماء عدد من القوانين الثابتة التي لا تتغيّر في الطبيعة مثل قانون حفظ الشحنة، وحفظ الطاقة، وحفظ الكتلة والمادة، وأيضاً قانون حفظ كمية التحرك، حيث وجدة العلماء من خلال النتائج العلمية بأنّ هنالك كميات فيزيائية تبقى ثابتة لا تتغير مهما تغيرت بعض الظروف، وفي بعض الأحيان إذا توفرت بعض الشروط مثل أن يكون هذا النظام مغلقاً ومعزولاً (مغلق ومعزول أي أنه لا يوجد فقدان للطاقة ولا للكتلة)، وقد استفاد العلماء من ثبات هذه الكميات في تفسير عدد آخر وكبير من الظواهر والنتائج الأخرى، في هذا المقال سوف نتعرف على أحد قوانين الحفظ المشهورة في مجالات كثيرة ألا وهو قانون حفظ المادّة أو حفظ الكتلة ونذكر أهمّ التجارب التي تعتمد على هذا القانون في تفسير بعض النتائج الفيزيائيّة والكيميائيّة الأخرى.

تعامل العلماء مع العديد من المركبات الكيميائية وحصلوا على مركبات جديدة نتيجة حدوث تفاعل بين العناصر المختلفة والمركبات الكيميائيّة المتنوّعة، وكان لدى العلماء معضلة في أن بعض الأحيان تكون كتلة المواد الناتجة أقل من كتلة المواد المتفاعلة، وفي تجارب أخرى وجدوا بأنّ كتلة المواد الناتجة أكبر من كتلة المواد المتفاعلة فتسائل العلماء عن سبب هذا الزيادة و النقصان وهل المادّة أو الكتلة تفنى أو تستحدث، أي هل تأتي هذه الزيادة من العدم أم يذهب هذا النقصان إلى العدم وللإجابة عن هذه التساؤلات قام العالم الفرنسي لافوازيه بعمل تجربتين بسيطتين للتأكد وتفسير سبب الزيادة والنقصان في كتل المواد الناتجة والمتفاعلة، فقام هذا العالم بإحضار قطعة من الفسفور ووضعها في أنبوب اختبار محكم الإغلاق، وقام بعملية احراق لهذه القطعة وبعد انتهاء عملية الاحتراق قام بقياس كتلة الفسفور بعد الاحتراق فوجد بأن هنالك زيادة في الكتلة، ومع استمرار تجاربه فسّر بأن سبب هذه الزيادة يعود إلى ارتباط عنصر الأكسجين الموجود في الجو أثناء عملية الاحتراق مع مادة الفسفور، مما أدى إلى الزيادة في كتلتها، وقام بعد ذلك بعمل تجربة أخرى لتفسير سبب النقصان في كتلة بعض المواد المتفاعلة، فقام بتسخين كتلة من أكسيد الزئبق الأحمر في أنبوب مغلق بشكل تام فوجد بعد عملية التسخين بأن هنالك نقصان في كتلة أكسيد الزئبق، ومن خلال قياس كتلة الغاز الصاعد من عملية التسخين استطاع إثبات بأن النقصان في كتلة هذه المادّة يعود إلى صعود الأكسجين إلى الهواء، ومن خلال هاتين التجربتين أثبت بأن مجموع كتل المواد الداخلة في التفاعل الكيميائي تساوي مجموع كتل المواد الناتجة من هذا التفاعل ولكن تتغير المادة من شكل إلى آخر ومن حالة إلى أخرى، أي أن أثبت بأن المادة لا تأتي من العدم ولا تذهب إلى العدم إنما تتغير من شكل إلى آخر، وقد استفاد العلماء من هذا القانون في إيجاد كتل المواد الناتجة بدقة كبيرة خاصة في مجال صناعة الأدوية ومعرفة كتل بعض الجسيمات الناتجة من تصادم جسيمات أخرى في المسارعات والمصادمات النووية .