質量保存の法則

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質量保存の法則（しつりょうほぞんのほうそく）は、「化学反応の前後で、その化学反応に関与する元素の種類とおのおのの物質量は変わらない」という化学における保存則の一つである。

元素は固有の質量を持つため、「化学反応の前後で系の質量の総和は変わらない」と言い換えることができる。

[編集] 発見

フランスの科学者、アントワーヌ・ラヴォアジエが元素の概念と共に提唱した。この考えから出発して、定比例の法則と倍数比例の法則が発見され、原子、分子及び化学量論の概念が確立した。これらのことから、質量保存の法則の提唱者であるラヴォアジエは「近代化学の父」と呼ばれる。

ラヴォアジエ以前は四大元素やフロギストンというものがあり、それらの混成によって多様な物性を現わすと考えられていた。それゆえ、混成を変えれば卑金属から貴金属が得られると考えたのが錬金術である。それに対してラヴォアジエは酸素をはじめとして30余種の単体が分離分割不能な元素であると考え、それらの量は化学反応の前後で変化しないと主張した。言い換えると、化学反応によって元素が分裂して増加したり、消滅して減少したり、他の元素に転化したりしないと言ったのである。

[編集] 現代科学における質量保存の法則

古典力学（ニュートン力学）では系の質量の総和が一定であることを仮定していた。 しかし現代物理学ではそのような質量保存の法則は誤りであることが分かっている。

まず特殊相対性理論によって「質量とエネルギーの等価性」から、系において保存されるのは「質量の総和」ではなく「質量とエネルギーの総和」であることが示され、さらに量子力学によって「不確定性原理」から、「質量とエネルギーの総和」でさえ短い時間であれば変動することが示されている。

ただし現実としてエネルギーの発生による質量の欠損が観測できるのは、核反応のような強い相互作用に基づく変化の場合のみである。電磁相互作用に基づく変化（化学変化など）、弱い相互作用に基づく変化（ベータ崩壊など）、重力相互作用に基づく変化（物体の落下による位置エネルギーの消費など）では、相対論的効果による質量の変化は無視しても問題ないほど小さいため、化学反応における質量の保存は近似的に成立していると考えることができる。

ただし、重力による位置エネルギーについては、この宇宙が発生した原理にかかわるものである。宇宙が無から発生したのは何故かというのは、ある意味、哲学的な命題であるが、少なくとも質量とエネルギーについては解決を見ている。つまり、この宇宙全体の質量とエネルギーの総和はゼロである（位置エネルギーは重力ゼロの状態を基準点とするため、マイナスの値を取る）というのが、この命題の回答である。

[編集] 関連項目

• 定比例の法則
• 倍数比例の法則
• エネルギー保存の法則