هیچ چیز گم نمی‌شود

خانواده‌ی سام آتشِ اردو روشن می‌کنند. با تلی از کُنده‌های سنگین شروع می‌کنند. صبح که می‌شود، تنها چیزی که مانده تپه‌ی کوچکی از خاکستر خاکستری است که در یک فنجان جا می‌شود. آن‌همه چوب کجا رفت؟ آیا آتش نابودش کرد؟

تصویر: آتشِ اردو در شب، و آنچه صبحِ روزِ بعد از آن مانده است (تصویرسازی).

جرمِ گم‌شده

جرم (mass) یعنی چقدر ماده در یک چیز هست (در درس «ماده چیست؟» دیدیم که هر چیزی که از ماده ساخته شده جرم دارد). کُنده‌ها جرم زیادی داشتند و خاکستر جرم بسیار کمی دارد. پس به نظر می‌رسد بیشترِ چوب همین‌طوری ناپدید شده است.

اما در درس «آتش چیست؟» دیدیم که سوختن واقعاً چه می‌کند: سوخت با اکسیژنِ هوا واکنش می‌دهد و به فراورده‌هایی تازه تبدیل می‌شود، که بیشترشان کربن دی‌اکسید و بخار آب‌اند. این‌ها گازند. همراه دود بالا رفتند و در آسمان پخش شدند. چوب ناپدید نشد. بیشترش به گازهایی تبدیل شد که دیده نمی‌شوند، و فقط کمی از آن به شکل خاکستر باقی ماند.

وزن کردنِ همه‌چیز

چطور می‌شد این را آزمود؟ باید هر ذره از گاز را هم به دام می‌انداختیم و وزن می‌کردیم. در دهه‌ی ۱۷۷۰، شیمی‌دانی فرانسوی به نام آنتوان لاووازیه کاری شبیه همین کرد. واکنش‌ها را درون ظرف‌های شیشه‌ایِ دربسته انجام می‌داد تا هیچ گازی نتواند وارد یا خارج شود، و ظرف‌ها را پیش و پس از واکنش با دقت زیاد وزن می‌کرد.

تصویر: آنتوان لاووازیه در آزمایشگاهش (تصویرسازی). همسرش، ماری‌آن لاووازیه، با او کار می‌کرد: آزمایش‌ها را یادداشت می‌کرد و از وسایل نقاشی می‌کشید.

بارها و بارها جرمِ کلِ درون ظرف تغییر نکرد، با این‌که ماده‌ها به ماده‌هایی دیگر تبدیل شده بودند. لاووازیه این را در کتابی که در سال ۱۷۸۹ منتشر کرد به شکل یک قاعده نوشت: در واکنش شیمیایی هیچ چیز از هیچ ساخته نمی‌شود و هیچ چیز گم نمی‌شود.

امروز به این قاعده پایستگی جرم (conservation of mass) می‌گوییم. «پایسته» یعنی پابرجا و ثابت: جرمِ فراورده‌ها با جرمِ واکنش‌دهنده‌ها برابر است.

چرا گاهی غلط به نظر می‌رسد

وقتی میخ آهنی زنگ می‌زند، سنگین‌تر می‌شود. این هم به نظر می‌رسد قاعده را می‌شکند، تا وقتی یادمان بیاید که زنگ از آهن و اکسیژن و آب ساخته می‌شود. جرمِ اضافه از هوا و آب آمده است. هر وقت به نظر برسد واکنشی جرم به دست آورده یا از دست داده، گازی بی‌آن‌که وزن شود وارد یا خارج شده است.

در خانه امتحان کنید

1. کمی سرکه در یک بطری پلاستیکی خالی بریزید.
2. دو قاشق جوش‌شیرین در یک بادکنک بریزید و دهانه‌ی بادکنک را روی سرِ بطری بکشید. بگذارید بادکنک به یک طرف آویزان بماند تا هنوز پودری درون بطری نریزد.
3. همه را روی ترازوی آشپزخانه بگذارید و عدد را یادداشت کنید.
4. بادکنک را بلند کنید تا جوش‌شیرین در سرکه بریزد. ببینید چطور کف می‌کند و بادکنک را پر می‌کند.
5. دوباره به ترازو نگاه کنید.

عددِ ترازو تقریباً همان می‌ماند: گازِ تازه در بادکنک گیر افتاده، پس هنوز دارد وزن می‌شود. (بادکنکی که خیلی باد شده ممکن است عدد را کمی پایین بیاورد، چون هوا آن را کمی به بالا هل می‌دهد، همان‌طور که آب شناگر را به بالا هل می‌دهد.) حالا بادکنک را بردارید و بگذارید گاز بیرون برود. عدد کم می‌شود، چون بخشی از جرم به شکل گاز رفته است.

مراقب باشید

بادکنک را از بچه‌های کوچک دور نگه دارید، و سرکه‌ی ریخته‌شده را پاک کنید.

واژه‌های این درس

• پایستگی جرم - این قاعده که در واکنش شیمیایی جرمِ کل ثابت می‌ماند: هیچ چیز از هیچ ساخته نمی‌شود و هیچ چیز گم نمی‌شود

ایده‌ی اصلی

واکنش شیمیایی عوض می‌کند که ماده چیست، اما مقدارش را نه. هر وقت به نظر برسد جرمی پیدا یا ناپدید شده، گازی بی‌صدا وارد یا خارج شده است.