Kütlenin Korunumu Kanunu ve Sabit Oranlar Kanunu

Kütlenin Korunumu Kanunu

Resim: Lavoisier’in kullandığı düzeneklerden biri. Kap içerisindeki metalin ilk hali ile ısıdan kararmış halinin ağırlığı aynı.

Genç yaşta çevresindeki bilim otoritelerine kendisini kabul ettiren Lavoisier, yaptığı bir deney ile herkese ne kadar ciddi

olduğunu gösterdi: Su transmutasyonu deneyi. Bu deneyi ile önceki bilim insanları tarafından varlığı ima edilen, ancak flogiston teorisinin destekçileri tarafından göz ardı edilen bir şeyi gün yüzüne çıkardı: Kütlenin korunumu.

O dönemde kökeni simyacılık olan yaygın bir inanış vardı. Su ısıtıldığında katı maddeye dönüşeceği düşünülüyordu. Lavoisier, simyacılardaki bu transmutasyon düşüncesinin denenmesi gerektiğini düşünüyordu. Hassas tartımların öneminin yeni kavrandığı zamanlarda Lavoisier dikkatli ölçümler alarak bir miktar saf suyu bir cam kaba koydu. Kabı sıkıca kapatıp tam 101 gün boyunca güneşin ısısıyla ısıttı. 101 gün sonrasında kabı tarttığında kütlesinde hiçbir değişiklik olmadığını gözlemledi. Zaten kapalı olan sisteme ne bir madde girmiş ne de çıkmıştı. Suyun üzerinde bazı lekeler gördü ancak suyu ve boş kabı ayrı ayrı tarttığında kabın kütlesindeki azalmanın suda beliren lekelerin kütlesi ile aynı miktarda olduğunu fark etti. Lavoisier’e göre oluşan lekelerin kaynağı su değil suyun bulunduğu cam kap idi.

Resim: Lavoisier’in kullandığı güneş ışığı fırını

Aklındaki düşünceyi destekleyici bir deney daha gerçekleştirdi. Yine kapalı ve içinde bir miktar hava bulunan bir cam kaba metal örneği koyan Lavoisier kap ısıtıldığında metalde bazı değişiklikler olduğunu gördü.  Değişikliğin ardından kabı yine tartan Lavoisier toplam kütlede bir değişiklik olmadığını gördü.

Bu deneyler ile Lavoisier, simyacıların transmutasyon teorisine karşı çıkmış ve deneysel olarak doğrulanabilir bir kanun ortaya koymuştu.

Sabit Oranlar Kanunu

Proust’un 1794 yılında yayınladığı bir çalışmasında demirin oksijen ile oluşturduğu iki bileşiğin dışında iki tane de kükürt ile oluşturduğu bileşik olduğu yazıyordu. Proust, buna dayanarak tüm metallerin demir ile benzer kurallara uyup diğer elementler ile belli oranlarda birleştiği varsayımını ortaya attı.

1797 yılında Proust antimon, kalay, cıva, kurşun, kobalt, nikel ve bakırın oksijen ile sabit oranda ama farklı bileşikler oluşturduğunu gördü. Oluşan bu bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri de birbirinden tamamen farklıydı.

1799 yılına gelindiğinde Proust artık kendi adıyla anılacak olan kanuna son şeklini vermekteydi. Yaptığı bir dizi itinalı ve özenli deney sonucunda laboratuvarında sentezlediği bakır (II) karbonatın, doğada bulunan bakır (II) karbonat (CuCO3) ile karşılaştırıldığında aynı oranlarda bakır, karbon ve oksijen içerdiğini gördü. Bundan çıkardığı sonuç şuydu:

Toprağın derinliklerinde gerçekleşen doğa kanunları, kimyacının elindeki kap ile aynı yürüyor.

Proust, doğada ve kendi laboratuvarında gördüğü bu sonucu elementler arasındaki bir çeşit etkileşime bağladı. Ona göre maddelerdeki bu sabit birleşimden bu etkileşim sorumluydu. Proust’un bu çalışmaları kayıtlara Sabit Oranlar Kanunu veya Proust Kanunu olarak geçti.

Proust’un sabit oranlar kanunu 1808 yılında John Dalton tarafından açıklanan Dalton atom teorisine de temel teşkil etti. Dalton atomların bölünüp parçalanamayacağını, ancak birleşip yeni bileşikler meydana getirebileceğini düşünüyordu. Bileşik formülleri konusunda pek bilgisi olmayan Dalton suyun formülünü HO şeklinde olduğunu düşünüyordu. Sabit oranlar kanunu, Dalton’u bileşik formülleri üzerine çalışmaya yönlendirdi.

Öğretmenler için öneriler

Yukarıdaki hikâyede kütlenin korunumu ve sabit oranlar kanunları ortaya konulurken takip edilen bilimsel yönteme yer verilmiştir. Bilim insanları tarafından kullanılan bilimsel yöntemin ve basamaklarının anlaşılabilmesi için uygulamalarının yapılabileceği sınıf ortamını oluşturması önerilir. Böylece öğrencilerin farklı bilimsel yöntemlerin ve bilimsel sürecin anlaması hedeflenir. Bu amaçla Lavoisier’in resimde görülen deneyi sınıf ortamında tekrar edilebilir.

Her iki kanunda da Lavoisier ve Proust’un bilimsel yöntem olarak deney yöntemini takip ettikleri öğrencilere vurgulanabilir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir