Kutlenin korunumu yasası
, zaman zaman
Lomonosov
-
Lavoisier
kanunu
olarak da adlandırılan, kapalı bir sistemde var olan cevrimler ve i?lemler ne olursa olsun,
kutlenin
sabit kalaca?ını belirten kanundur. Denk bir ifadeyle acıklamak gerekirse kutlenin durumu yeniden duzenlenebilir fakat kutle yaratılamaz veya yok edilemez. Boylece, kapalı bir sistem dahilindeki her turlu
kimyasal
tepkime
ve proseste
tepkenlerin
(yani reaktiflerin) kutlesi, urunlerin kutlesine e?it olmalıdır.
Buna gore
:
Kimyasal olaylara giren maddelerin kutleleri toplamı olu?an urunlerin toplamına e?ittir. X + Y = Z + T tepkimesinde X ve Y girenler (reaktif) olup, Z ve T (urunler)’ye kutlece e?ittir.
Kimyasal maddelerin kutleleri atom sayıları ile orantılı oldu?undan tum kimyasal tepkimelerde atom sayıları korunur.
Orne?in 1 mol C atomu 12 gram, 1 mol O2 molekulu 32 gramdır. Buna gore 1 mol CO2 atomu 44 gram olur:
- C + O2 = CO2
- 12 gram + 32 gram = 44 gram
Kutlenin korunumu kanunu ilk kez
Nasiruddin Tusi
tarafından 13. yuzyıl ortaya atılmı?sa da bu ilk surumde eksiklikler mevcuttu; Maddenin yapısının de?i?ebilece?ini fakat yok olamayaca?ını yazmaktaydı.
Kutlenin korunumu kanunu ilk kez net bir ?ekilde tanımlanması 1789 tarihinde Lavoisier tarafından ba?arılabilmi?tir. Nitekim bu sebepten oturu bazen kendisinin modern kimyanın babası oldu?u da soylenir. Bununla birlikte,
Mikhail Lomonosov
aslında benzeri fikirleri 1748'de ortaya atmı? ve ce?itli deneyler sonucu kanıtlamı?tı.
Lavoisier
'in calı?masının onculleri bununla da sınırlı de?ildir ve ?u isimler daha erken tarihlerde benzeri fikirleri ortaya atmı?tır:
Joseph Black
(1728 - 1799),
Henry Cavendish
(1731 - 1810) ve Jean Rey (1583 - 1645).
Lavoisier
bilim dunyasında en ba?ta yanma olayına ili?kin geli?tirdi?i yeni kuramıyla un kazanır. Ne ki, kimya devrimini olu?turmada ba?ka onemli calı?maları da vardır. Ayrıca, deneylerinde, ozellikle olcme i?leminde gosterdi?i ola?anustu duyarlılık, kendisini izleyen yeni ku?ak ara?tırmacılar icin ozenilen bir ornek olmu?tur. Kimya dil, mantıksal duzen ve kuramsal acıklama yonlerinden bilimsel kimli?ini Lavoisier'e borcludur. Tum bu calı?malarında ona buyuk deste?i e?i sa?lar: deney ?ekillerini cizer, yabancı dillerden kaynak ceviriler yapar, makale ve kitaplarını yayıma hazırlar.
Lavoisier ara?tırmalarına ba?ladı?ında, kimyada Antik Yunanların maddeye ili?kin dort element (toprak, su, ate? ve hava) o?retisinin yanı sıra yanmaya ili?kin flogiston kuramı gecerliydi. Bilindi?i gibi, bir tahta ya da bez parcası yandı?ında duman ve alev cıkar, yanan nesne bir miktar kul bırakarak yok olur.
Yururlukteki kurama gore, yanma, yanan nesnenin flogiston denen, ama ne oldu?u bilinmeyen, gizemli bir madde cıkarması demekti. Odun komuru gibi yandı?ında geriye en az kul bırakan nesneler flogiston bakımından en zengin nesnelerdi. Bilim insanlarının co?unluk doyurucu buldu?u bu kurama ters du?en kimi gozlemler de yok de?ildi. Bunlardan biri yanma icin havanın gereklili?iydi. Bir di?eri, kur?un gibi madenlerin, erime derecesinde ısıtıldı?ında, yuzeylerinde olu?an "calx"ın, madenin eksilen bolumunden daha a?ır olmasıydı. Aslında yanma olayını acıklamadaki guclu?un bir nedeni gazlara ili?kin bilgi eksikli?iydi. 1756'da ?skoc Joseph Black "sabit gaz" dedi?i karbon dioksidi buluncaya dek bilinen tek gaz hava idi. ?ngiliz kimya bilgini
Joseph Priestley
daha sonra deneysel olarak on kadar yeni gaz ke?feder. Bunlardan biri onun "yetkin gaz" dedi?i, ileride Lavoisier'in "oksijen" adını verdi?i gazdır.
Priestley, oksijeni bulmasına kar?ın flogiston kuramından kopamaz. Ustun bir deneyci olan bu ?ngiliz bilim insanı, kuramsal yonden rakibi Lavoisier ile boy olcu?ecek yeterlikte de?ildi. Lavoisier yanma olayı ile 1770'lerin ba?ında ilgilenmeye ba?lamı?tı. Kapalı bir kapta
fosfor
yakınca gazın a?ırlı?ının de?i?medi?ini, oysa kabı actı?ında havanın iceri girmesiyle birlikte gazın a?ırlı?ının az da olsa arttı?ını saptamı?tı. Bu gozlemin yururlukteki kurama uymadı?ı belliydi, ama daha doyurucu bir acıklaması da yoktu.
Lavoisier aradı?ı acıklamanın ipucunu birkac yıl sonra Priestley'le Paris'te bulu?tu?unda elde eder. Priestley
cıva
oksit
uzerindeki deneylerinden soz ederken buldu?u "yetkin gaz"ın ozelliklerini belirtir. Lavoisier yayınlarının hicbirinde Priestley'e hakkı olan onceli?i tanımaz; sadece bir kez, "Oksijeni Priestley'le hemen aynı zamanda ke?fetmi?tik," demekle yetinir.
Do?rusu, oksijenin ke?finde oncelik Lavoisier'in de?ildi; ama bu gazın gercek onemini ilk kavrayan bilim insanıydı. Priestley'in deneylerini kendine ozgu dikkat ve ozenle tekrarlamaya koyulur. Belli miktarda havaya yer verilen bir kapta cıva ısıtıldı?ında, cıvanın kırmızı cıva okside donu?mesiyle a?ırlık kazandı?ı, havanın ise aynı olcude a?ırlık yitirdi?i gorulur. Lavoisier deneylerinde bir adım daha ileri gider: cıvadan ayırdı?ı cıva oksidi (calx'ı) tarttıktan sonra daha fazla ısıtır; kora donu?en kırmızı oksidin giderek yok olmaya yuz tuttu?unu, geriye belli sayıda cıva taneci?iyle, solunum ve yanma surecinde atmosferik havadan daha etkili bir miktar "elastik akıcı" kaldı?ını saptar. Elastik akıcı Priestley'in "yetkin gaz" dedi?i ?eydi.
Lavoisier ustelik bu artı?ın a?ırlı?ı ile cıvanın ilk a?amadaki ısıtılmasından azalan hava a?ırlı?ının da e?it oldu?unu belirler. Dahası, cıva oksidin ısı altında cıvaya donu?mesiyle kaybetti?i a?ırlık etkili bolumuyle (yani oksijenle) birle?mesiyle gercekle?mektedir. Ba?ta onemsenmeyen bu kuram, suyun iki gazın birle?mesiyle olu?tu?una ili?kin Cavendish deney sonuclarını da acıklayınca, bilim cevrelerinin dikkatini cekmede gecikmez. Cavendish deneylerinde, asitlerin metal uzerindeki etkisinden "yanıcı" dedi?i bir gaz elde etmi?, bunu flogiston sanmı?tı. Ancak Priestley'in bir deneyi onu bu yanlı? yorumdan kurtarır. Priestley,
hidrojen
ve oksijen karı?ımı bir gazı elektrik kıvılcımıyla patlattı?ında bir miktar ciyin olu?tu?unu gormu?tu. Aynı deneyi tekrarlayan Cavendish daha ileri giderek patlamada "yanıcı" gazınsu oldu?unu saptar.
Flogiston teorisi yıkılmı?tı artık. Yeni teorinin benimsenmesi, kimi ba?naz cevrelerin direnmesine kar?ın, uzun surmez. Kimyada geciken atılım sonunda gercekle?mi? olur. Lavoisier ula?tı?ı sonucu Bilim Akademisi'ne bir bildiriyle sunar; ne var ki, tek kelimeyle de olsa Priestley, Cavendish vb. deneycilerin katkılarından soz etmez. Lavoisier'in aslında ne yeni kimyasal bir nesne, ne de yeni kimyasal bir olgu ke?fetti?i soylenebilir.yeni ve i?ler bir sistem kurmaktı. 1789'da yayımlanan "Traite Elementaire de Chimie" adlı yapıtı, kendi alanında, Newton'un Principia'sı sayılsa yeridir. Biri modern fizi?in, di?eri modern kimyanın temelini atmı?tır.
Lavoisier'i unutulmaz yapan bir ozelli?i de nesnelerin kimyasal de?i?imlerini olcmede gosterdi?i ola?anustu duyarlılıktı. Bu ozelli?i ona "Kutlenin Korunumu Yasası" diye bilinen cok onemli bilimsel bir ilkeyi ortaya koyma olana?ı sa?lar. Lavoisier kimi kez kendi adıyla da anılan bu ilkeyi ?oyle dile getirmi?ti:
"Do?anın tum i?leyi?lerinde hicbir ?eyin yoktan var edilmedi?i, tum deneysel donu?umlerde maddenin miktar olarak aynı kaldı?ı, elementlerin tum bile?imlerinde nicel ve nitel ozelliklerini korudu?u gerce?ini tartı?ılmaz bir
aksiyom
olarak ortaya surebiliriz."
Ozel gorelilikte
kutlenin korunumu mevcut de?ildir. Nitekim bir parcacık sisteminin kutlesinin, her bir parcacı?ın kutlelerinin toplamına e?it oldu?u prensibi de ozel gorelilikte do?ru de?ildir.