質量保存の法則とは:例と発見者を押さえて安心

難易度:★☆☆☆
頻出度:★☆☆☆

今回は化学の基礎中の基礎を形成する法則、質量保存の法則について解説します。

例を用いて分かりやすく解説しまとめますので、最後まで読んでいただければ幸いです。

途中、水素に関する小ネタもはさみますよ!

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質量保存の法則とは

質量保存の法則はその名の通り、反応の前後で質量が保存されるという法則です。

具体的には「反応前の物質の質量の総和と反応後の物質の質量の総和は変わらない」という意味であり、質量不変の法則とも呼ばれます。

質量保存の法則

反応の前後で質量の総和は変わらない。

次の簡単な燃焼反応を例にとってみましょう。

水素の燃焼反応です。

質量保存の法則の例

反応式の係数比はモル比なので、水素 1 mol が酸素 0.5 mol と反応して水 1 mol が生じます。

分子量(構成原子の原子量の和)を利用して各物質のモル(mol)を質量(g)に変換してみると、反応の前後で確かに質量の総和が保たれていることが分かります。

反応式を使いこなせる現代の私たちにとってはこれは至極当たり前のことです。

何故なら反応の前後、つまり反応式の左辺と右辺で、各原子の数は変わらないという常識を知っているからです。

この常識から自ずと、両辺の各原子のモル、そして質量は不変であると分かります。

しかし実際に実験してこの法則を確かめるのは容易ではありません。

上の反応例を実験することを考えてみましょう。

水素の燃焼と言えば、酸と金属の反応などで発生した水素を試験管で捕集し、試験管の口から拡散しようとする少量の水素に空気中で点火する実験が有名です。

「ポン!」と音がなる定番の実験ですよね。

しかし水素も酸素も気体なので反応に関与した質量を測るのは困難ですし、そもそも空気中で反応させるなら、(空気は混合物なので)燃焼に使われた空気中の酸素のみの質量を測ることは普通は不可能です。

反応で生じる水も少量なので、反応熱(燃焼熱)ですぐ揮発して水蒸気になってしまうのがオチです。

という風に、質量保存の法則を実際の実験で確かめるのは簡単ではないと言えます。

<ちなみに・・・>

この水素の燃焼実験は一般家庭でも行うことができます。

私の体験談を少しお話させてください。

(もちろん飛ばしていただいてもOKです。)

「水素は体に良い!」という触れ込みで、「水素発生器」なる健康グッズが結構売られています。

でも「本当に水素が発生するの?」と半信半疑な方が多いと思います。

かくいう私も思いっきり疑っていましたが、数年前、当時少し話題になった「水素発生スティック」なるものを買ってみました。

ペットボトルの水に入れて放置するだけで水素がでますよー、的な商品でした。

私は買って使い始めてからもなお疑っていたので、本当に水素が発生しているのか確かめてみることにしました。

どうやって確かめるのか。

そう、火を近づけてみれば良いのです。

ペットボトルの水にそのスティックを1晩入れておき、さらにトドメとばかりにジャバジャバ振りまくり、ペットボトルのフタを開けてマッチの火を近づけてみました。

するとどうでしょう。

ビックリするくらいの「ポン!」、いや「ボン!」という音がして、ペットボトルの口付近の空気が動いたように見えました。

学校でよく行う、塩酸で亜鉛を溶かすことにより発生させた水素に点火する実験よりもすさまじい音でした。

本当に水素は発生していたのです。

ちゃんとした商品ならきちんと水素が発生するみたいです。

(それが体に良いかどうかは別問題ですが。。。)

「皆さんも是非やってみてください」と言いたいところですが、もしも水素が予想以上に多量に発生していたら危険なので止めましょう!

もし自己責任で実験するとしても、屋外で十分に注意して点火することをオススメします。

ダラダラと話してしまいました。。。
お付き合いいただきありがとうございます。
話を戻しますね!

発見者

直接問題で問われることはそれほど多くはないと思いますが、化学法則を学ぶときは発見者も押さえておくのが無難です。

質量保存の法則は1774年にフランスの化学者ラボアジエによって発見(提唱)されました。

ラボアジエは空気が混合物であることを見い出し、構成成分として酸素や窒素を命名しました。

そして燃焼が酸素との結合という化学反応であることを明らかにし、天秤を用いて反応前後の質量を正確に測定することで質量保存の法則を確立しました。

まとめ

最後に簡単ですが、いつも通りまとめを用意しました。

暗記用にご活用ください。

質量保存の法則のまとめ(1)

質量保存の法則のまとめ(2)

今回はここまでです。

最後までご覧いただきありがとうございました!