Simulation: Massenerhalt bei chemischen Reaktionen („Boyle-Versuch“)

Was besagt der Massenerhalt?

Bei einer chemischen Reaktion bleibt die Gesamtmasse aller beteiligten Stoffe gleich: Die Masse der Edukte ist genauso groß wie die Masse der Produkte. Der Grund liegt auf der Teilchenebene – es werden keine Atome erzeugt oder vernichtet, sie werden nur umgruppiert.

Die Verbrennung von Kohlenstoff

Kohlenstoff (C) verbrennt mit Sauerstoff (O₂) zu Kohlenstoffdioxid (CO₂). Bei hoher Temperatur startet die Reaktion: Die Kohlenstoff-Atome aus dem Gitter verbinden sich mit Sauerstoff-Molekülen zu CO₂-Molekülen. Die Gesamtzahl der Atome in der Anzeige bleibt dabei konstant.

Geschlossenes Gefäß

Im geschlossenen Gefäß kann nichts entweichen. Das entstehende Kohlenstoffdioxid bleibt im Gefäß – die angezeigte Gesamtmasse bleibt unverändert. Genau das ist der Massenerhalt, wie man ihn auf einer Waage messen würde.

Offenes Gefäß – ein scheinbarer Widerspruch

Im offenen Gefäß entweicht das gasförmige Kohlenstoffdioxid nach oben. Auf einer Waage sähe es so aus, als ob Masse verschwindet. Tatsächlich ist sie aber nicht verloren – sie hat nur das Gefäß als Gas verlassen. Zählt man das entwichene Gas mit, stimmt die Masse wieder. Das erklärt, warum man früher dachte, bei Verbrennungen ginge Masse verloren.

Geschichte: von Boyle zu Lavoisier

Der Name „Boyle-Versuch“ erinnert an Robert Boyle, der im 17. Jahrhundert Metalle in zugeschmolzenen Glaskolben erhitzte. Er öffnete die Kolben aber vor dem Wägen – dabei strömte Luft ein, und er fand eine nur scheinbare Massenzunahme, die er falsch deutete. Erst Antoine Laurent de Lavoisier wog um 1789 im durchgehend geschlossenen System und zeigte: Die Gesamtmasse bleibt bei einer chemischen Reaktion gleich. Damit begründete er den Massenerhaltungssatz – „Nichts geht verloren, nichts entsteht neu, alles verwandelt sich.“