اكتشاف نظرية حفظ المادة - Conservation of Matter
سنة اكتشاف نظرية حفظ المادة: 1789م
ما هو قانون حفظ المادة؟
- تبقى الكمية الكلية للمادة (الكتلة) ثابتة دائماًً بغض النظر عن التغييرات الكيميائية والفيزيائية الطارئة
من مكتشف قانون حفظ المادة ؟
- أنطوان لافوازيه Antoine Lavoisier
لماذا يعد قانون حفظ المادة من أعظم الإكتشافات؟
كان لافوازيه أول كيميائي يؤمن بمبدأ ال measurement أي«القياس» قبل وبعد التجارب، في حين كان من أسلفه من الكيميائيين يعتمد على ال observation «المراقبة» وال description «الوصف» للتفاعلات التجريبية.
بقياسه الدقيق لوزن المواد، اكتشف أن المادة لا تفنى ولا تستحدث خلال التفاعل الكيميائي ولكن قد تتغير من حالة لأخرى. لا يزال العلماء يستعملون هذا المبدأ كل يوم ويسمونه «حفظ المادة». .
كما وأرسى عمل لافوازيه لأسس وقواعد علم الكيمياء الحديث. عمل لافوازيه كثيراً على المواد الغازية، معطياً للأوكسجين اسمه المعروف (في حين اكتشف جوزيف بريستلي الأوكسجين واسماه الغاز النقي)، ومكتشفاً أن الأخير يشكل 20% من الغلاف الجوي. يعتبر لافوازيه بحق أبا للكيمياء الحديثة.
كيف تم اكتشاف قانون حفظ المادة؟
في ربيع عام 1781م، ترجمت زوجة الفرنسي أنطوان لافوازيه Antoine Lavoisier، السيدة ماري، نشرة علمية للعالم روبرت بويل من اللغة الإنجليزية إلى اللغة الفرنسية. جاء في هذه النشرة وصف لتجربة على مادة القصدير لاحظ فيها بویل تغيراً غير مبرر لوزن القصدير لدى تسخينه. إقتنع بویل – أسوة بمعظم العلماء الآخرين- بأن الوزن الزائد قد «استُحدث» خلال تجربته الكيميائية.
سخر لافوازيه من افتراض الاستحداث أو الفقدان الغامض للكتلة (الوزن) خلال التفاعلات الكيميائية. وإقتنع بأن الطريقة التجريبية التقليدية للكيميائيين كانت غير وافية بالغرض، حيث إعتمد الكيميائيون على «المراقبة» و«الوصف» الدقيقين للتغييرات الطارئة على المواد خلال إجراء تجاربهم، بينما طالب لافوازيه بتسجيل ما يمكن قياسه. وكان الوزن من الخصائص التي طالما استطاع قياسها.
قرر لافوازيه إعادة تجربة بويل، وبالتالي قياس الوزن بدقة واكتشاف مصدر الوزن الزائد. فوضع صفيحة صغيرة من القصدير على كفة ميزانه الرقيق وقاس وزنه. ثم وضع الصفيحة في دورق زجاجي مقاوم للحرارة وسد فتحته ضماناً لتضمين التفاعل بأكمله داخل الدورق. قاس وزن الدورق (والصفيحة التي تحتويه) قبل وبعد تسخينها.
ولاحظ اکتساء الصفيحة بطبقة ثخينة من الكلس (على شكل بقعة رمادية فاتحة) لدى تسخينها كما وصف بویل تماماً في تجربته.
الآن، أطفأ لافوازيه المسخن وأنتظر الدورق حتى يبرد ثم قاس وزنه من جديد. لم يتغير وزن البوتقة قط. فحاول لافوازيه استطلاع ما جرى، وفتح البوتقة مؤدياً إلى دخول سريع للهواء كما لو أن هناك فراغاً جزئياً. رفع أنطوان الصفيحة المكسوة بالكلس وقاس وزنها. فلاحظ ازدیاد وزنها بمقدار غرامين (كما حصل في تجربة بویل).
استنتج لافوازيه أن الوزن سببه الهواء داخل البوتقة وهو ما يفسر الدخول السريع لهواء جديد عند فتحها. اكتسبت صفيحة القصدير غرامين في وزنها لدى امتزاجها بالهواء لتكون طبقة الكلس. وعند فتح البوتقة، دخل غرامان جديدان من الهواء لاستعاضة الهواء الممتص في تكوين الكلس.
أعاد لافوازيه التجربة مستعملا صفيحة أكبر من القصدير. ولكن بقيت كمية الهواء الممتصة في طبقة الكلس هي ذاتها- غرامان اثنان. كرر التجربة للمرة الثالثة وقاس حجم الهواء الممتص في تركيب الكلس، فوجده 20% من إجمالي الهواء داخل الدورق. فاستنتج بأن 20% فقط من الهواء يمكنه الارتباط مع القصدير.
وأدرك بأن هذه ال20% لا بد أن تكون « الهواء النقي» الذي اكتشفه بریستلي عام 1774م، وأسماه لافوازيه «الأوكسجين». .
و بإجرائه لتجارب أخرى أيقن لافوازيه بأنه اكتشف ما هو أهم من ذلك بكثير. إعتقد بویل بإمكانية استحداث» الوزن أو المادة - خلال تجارب كيميائية، ولكن أثبت لافوازيه بأن المادة لا تستحدث ولا تفنى بواسطة تفاعل كيميائي. فهي تأتي دوماً من مكان ما وتذهب لمكان ما يمكن للعلماء الاهتداء إليه فيما لو اعتمدوا على قياسات دقيقة.
لقد تم اكتشاف المبدأ المهم لحفظ المادة. لكن دون أن ينشره لافوازيه لغاية إصداره لمؤلفه الكيميائي المعروف عام 1789مª.
الهوامش المرجعيّة:
ª أطلقها دي لاكيل نسبة إلى الكور (الفرن الذي أوضح فيه صديقه لافوازية المفهوم العلمي للاحتراق، و الذي قطع رأسه ظلماً من قبل رجالات الثورة بتهمة العمل لصالح الملكية. رثاه الرياضي لاجرانج (الذي كان أحد الواشين به ندما يقوله الشهير: «لزمتهم لحظة فقط لقطع رأس يمكن ألا تجود فرنسا بمثله قرنا من الزمان». بعد عام و نصف، أصدرت الحكومة تبرئة بحقه و لكن بعد أن راح أبو الكيمياء في أوج عطائه وهو لم يتجاوز الخمسين.
