KÜTLE KORUNUMU YASASI
Fizik ve kimya derslerinde sık sık karşılaştığımız bir söz vardır: "Var olan şey yok, yok olan da var edilemez".
"Maddenin veya kütlenin korunumu kanunu" olarak bilinen bu ifade, Fransız kimyacısı A. L. de Lavoisier'e aittir.
Lavoisier kimyasal bileşiklerdeki kütle miktarlarının değişmezliği konusunda şunları söylemiştir: “Hiçbir şey ne yapay ne de doğal işlemlerle yeniden yaratılmaz
Antoine-Laurent Lavoisier Parisli zengin bir ailenin çocuğu olarak dünyaya gelir.
Daha küçük yaşında iken annesini yitiren Lavoisier, babasının yakın ilgi ve bakımıyla büyür; başlangıçta belki de onun etkisiyle, hukukçu olmaya yönelir.
Ancak bu arada uyanan deneysel bilim merakı, çok geçmeden bir tutkuya dönüşür.
Yirmi bir yaşına yeni bastığında, Paris'in sokaklarını aydınlatma proje yarışmasında birinciliği alır, Fransız Bilim Akademisi'nce altın madalya ile ödüllendirilir.
25 yaşına geldiğinde, özellikle kimya alanındaki çalışmaları göz önüne alınarak Akademi'ye üye seçilir.
Bu arada hükümetin özel bir komisyonunda görevlendirilen genç bilim adamı, metrik sistemin oluşturulması, Fransa'nın jeolojik haritasının çıkarılması gibi etkinliklerden tarımda verimin yükseltilmesine uzanan pek çok uygulamalı bilim çalışmalarını düzenler.
Ayrıca o sırada bir tür abluka altında olan ülkesinin savunma ihtiyacı barutun üretim sorumluluğunu üstlenir.
Genç bilim adamı bu kadarla da yetinmez; ilerde yaşamını yitirmesine yol açan bir işe, ülkenin bozuk vergi sistemini düzeltme işine el atar.
Ama tüm bu uğraşlarına karşın Lavoisier, kendisini asıl ilgilendiren bilimden kopmamıştır; her fırsatta özel laboratuvarına çekilip deneylerini sürdürmekten geri kalmaz.
KÜTLE KORUNUMU YASASI
Fizik ve kimya derslerinde sık sık karşılaştığımız bir söz vardır: "Var olan şey yok, yok olan da var edilemez".
"Maddenin veya kütlenin korunumu kanunu" olarak bilinen bu ifade, Fransız kimyacısı A. L. de Lavoisier'e aittir.
Lavoisier kimyasal bileşiklerdeki kütle miktarlarının değişmezliği konusunda şunları söylemiştir: “Hiçbir şey ne yapay ne de doğal işlemlerle yeniden yaratılmaz.
Şu temel yasa ortaya atılabilir ki, her bir işlemde madde niceliği işlemden önce ve sonra aynı büyüklüktedir ve temel maddelerin niteliği aynıdır; yalnızca dönüşümler ve değişen biçimler vardır.”
Bu bilgi modern nicel kimyanın temeli olmuş ve daha sonra, kimyasal tepkimelerde “Kütlenin Korunumu Yasası” olarak nitelenmiştir.
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) metal oksitlerinin, daha önce Joseph Priestley (1733-1804) ve Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) tarafından keşfedilmiş bulunan oksijen ile metallerin verdiği bileşikler olduğunu kanıtlayıp, yanma ve oksitlenme olaylarının bugün bile geçerli olan açıklamasını yaparak kimyada devrim yaratmış; kimyasal adlandırma konusunda son derece değerli çalışmalarda bulunmuş; maddeye gerçek anlamını vererek elementin nicel tanımını yapmış; kapalı kaplarda yaptığı deneylerde, kimyasal tepkimeler sırasında kütlenin değişmediğini saptayarak kütlenin korunumu yasasını sunmuştur.
Kimyaya nicel yöntemleri yerleştiren Lavoisier’nin 1789’da yayınladığı Traité Élémentaire de Chimie (Temel Kimya İncelemesi) adlı yapıtı, fizikte Newton’un Principia’sına eşdeğer biçimde kimyada devrime yol açmıştır.
Karbon ve oksijenden karbondioksidin teşekkülünü gösteren;
C + 02 =CO2
reaksiyon denklemine kütlenin korunumu kanununu uygulayalım.
Daha işin başında, bu denklemi yazmakla sistemimizi tespit etmiş oluyoruz. Diyoruz ki, "bizi yalnız karbon, oksijen ve karbondioksit ilgilendirir.
Sadece onların ağırlıkları arasında bir hesaplama yaparız." Eğer karbon ve oksijen ağırlıkları uygun oranda ise, meydana gelecek olan karbondioksit ağırlığı, karbon ve oksijen ağırlıkları toplamına eşit olacaktır.
Yani, kütle korunacaktır. Çünkü, daha başlangıçta sistemimizi çerçevelemiş, başka madde çeşitlerinin giriş ve çıkışını yok farz etmiştik.
Şimdi her tarafı kapalı bir kap düşünelim. İçinde yüzlerce çeşit bileşik bulunsun.
Kabımızı tartalım ve ateşin üzerine koyalım. Bunun sonucu olarak da, kabın içinde çok sayıda reaksiyon olduğunu ve bir çok yeni bileşiklerin de teşekkül ettiğini farz edelim.
Deney sonunda kabımızı tekrar tarttığımız zaman, ağırlığının aynı kaldığını görürüz.
Çünkü, kabımız kapalı olduğundan dışarı madde çıkışı olmamış, yani, mevcut kütle kaybolmamıştır.
Dışarıdan da herhangi bir madde girişi olmadığından, yoktan yeni bir kütle meydana gelmemiştir. Dışarıdan içeriye bir şey koysaydık veya içinden bir şeyler alsaydık, kutunun ağırlığında mutlaka bir değişme olacaktı.
Kısaca, kütlenin korunumu, çerçevesi tespit edilmiş bir kapalı sisteme uygulanan ve maddenin dönüşümleri esnasındaki ağırlıkla ilgili münasebetleri gösteren bir kanundur.
Ansiklopedilerden Lavoisier'in biyografisini okuduğumuz zaman, O'nun, kimyada teraziyi ilk kullanan ilim adamı olduğu görülür.
Buradan da o kimyacının, söz konusu ifade ile maksadının ne olduğu açıkça anlaşılmaktadır.
Kütlenin korunumu prensibinin geçerli olmadığı bazı gerçek fiziki olaylar da mevcuttur. Mesela, bu gün maddenin enerjiye dönüştüğü bilinmektedir.
Einstein'ın en önemli buluşu olan E = mc2 formülünden, m kütlesi kadar azalmanın enerji karşılığı, c ışık hızının karesiyle çarpılması sonucu bulunmaktadır.
Bu uygulamaya misal olarak bir atomun çekirdeğini teşkil etmek üzere bir araya gelen nötron ve protonların toplam kütlelerinin azalmasını verebiliriz.
35/17 CI şeklinde gösterilen klor atomu çekirdeği kütlesinin, 18 nötron ve 17 protonun toplam kütlesine, yani 17X1.007277+ 18X1.008665 = 35.289005 atomik kütle birimine eşit olması gerekir.
Burada 1.007277 bir protunun, 1.008665 de bir nötronun kütlesidir. Fakat çok hassas deneyler sonucunda bir klor atomu çekirdeğinin 34.96885 atomik kütle birimi olarak, yani, 0.32016 daha az bulunmuştur.
Aradaki kütle farkı, enerjiye dönüşmüş, madde aleminden yok olmuştur.