질량 보존의 법칙

[베라카]

질량 보존의 법칙(質量保存─法則)은 닫힌 계의 질량은 상태 변화에 상관없이 변하지 않고 계속 같은 값을 유지한다는 법칙이다. 물질은 갑자기 생기거나, 없어지지 않고 그 형태만 변하여 존재한다는 뜻을 담고 있다. 다시 말해, 닫힌계에서의 화학 반응에서, (반응물의 질량) = (결과물의 질량) 이란 수식을 만족한다. 질량 보존의 법칙은 비상대론적인 법칙이며, 상대성이론을 고려할 경우 상황은 조금 복잡해진다. 상대론을 고려할 경우에도 에너지 보존의 법칙은 성립한다.

이 법칙은 근대 화학의 아버지 앙투안 라부아지에가 최초로 정식화하였다. 그러나 이전에도 미카일 로모노조프(Mikhail Lomonosov) 등이 언급한 바가 있다.

하지만 아이슈타인의 특수상대성이론에 의해면 질량이 에너지로도 변환할 수 있다.

The law of conservation of mass/matter, also known as law of mass/matter conservation (or the Lomonosov-Lavoisier law), states that the mass of a closed system will remain constant, regardless of the processes acting inside the system. An equivalent statement is that matter cannot be created/destroyed, although it may be rearranged. This implies that for any chemical process in a closed system, the mass of the reactants must equal the mass of the products.

The law of "matter" conservation (in the sense of conservation of particles) may be considered as an approximate physical law that holds only in the classical sense before the advent of special relativity and quantum mechanics. Mass is also not generally conserved in open systems, when various forms of energy are allowed into, or out of, the system. However, the law of mass conservation for closed systems, as viewed from their center of momentum inertial frames, continues to hold in modern physics.

This historical concept is widely used in many fields such as chemistry, mechanics, and fluid dynamics.

1.	화학 변화에서의 질량 관계

어떤 물질이 본래의 성질과 전혀 다른 새로운 물질로 변하는 화학 변화를 할 때, 반응 물질과 생성 물질의 질량은 서로 같다.

·	반응 물질(A)+반응 물질(B)→생성 물질(C)+생성 물질(D)
·	반응 물질(A+B)의 질량=생성 물질(C+D)의 질량

2.	강철솜이 연소할 때의 질량 관계

강철솜이 연소하여 생성된 산화철은 연소에 쓰인 공기 중의 산소의 질량만큼 무거워진다. 즉, 산화철의 질량은 반응하기 전의 강철솜의 질량과 반응한 산소의 질량을 합한 것과 같다.

·	철+산소→산화철
·	(철+산소)의 질량=산화철의 질량

3.	수소와 산소가 화합할 때의 질량 관계

수소와 산소가 반응하여 물이 생성되는 반응에서 반응하는 수소와 산소의 총 질량은 반응 후에 생성된 물의 질량과 같다.

·	수소+산소→물
·	(수소+산소)의 질량=물의 질량

4.	앙금 생성 반응에서의 질량 관계

(1)

묽은 염산에 질산은 수용액을 넣어 반응시키면 염화은의 흰색 앙금이 생긴다.

·	염산+질산은→염화은↓(흰색 앙금)+질산

(2)

두 용액이 반응하기 전의 전체 질량과 반응하여 앙금이 생긴 후의 전체 질량은 서로 같다.

·	(염산+질산은)의 질량=(염화은+질산)의 질량

5.	기체 생성 반응에서의 질량 관계

(1)

탄산칼슘과 묽은 염산이 반응하면 이산화탄소가 발생한다.

·	탄산칼슘+염산→염화칼슘+물+이산화탄소↑(기체)

(2)

반응하기 전의 전체 질량과 반응하여 기체가 발생한 후의 전체 질량은 서로 같다.

·	(탄산칼슘+염산)의 질량=(염화칼슘+물+이산화탄소)의 질량

6.

질량 보존의 법칙

(1)	질량 보존의 법칙 : 반응을 일으키기 전의 물질의 총 질량은 화학 반응을 일으킨 후에 생성된 물질의 총 질량과 같다. 이를 질량 보존의 법칙이라고 하며, 이 법칙은 모든 화학 변화에서 성립한다.
(2)	질량 보존의 법칙이 성립하는 이유 : 화학 변화가 일어나 다른 물질이 되어도 그것은 입자들의 배열이 변한 것이지, 그 입자들의 수가 늘어나거나 줄어드는 것은 아니기 때문이다.

7.	물리 변화와 질량 보존의 법칙

상태 변화가 일어나거나, 용해되는 과정 등의 물리 변화가 일어나더라도 질량 보존의 법칙이 성립한다.

예)	물(100 )+소금(10 )→소금물(110 ), 얼음(1 )→물(1 )

8.	질량 보존의 법칙 발견 배경

프랑스의 과학자 라부아지에는 플로지스톤설의 문제점을 밝히려고 입구를 길게 뽑아 봉한 플라스크와 정밀한 저울을 직접 제작하였다. 여기에 정확하게 질량을 잰 주석 가루를 넣고 가열하여 재를 만든 후 다시 질량을 재어 질량이 보존됨을 알아내었다.