Закон сохранения массы (Ломоносова–Лавуазье) формулируется так: в химических реакциях суммарная масса всех веществ остаётся постоянной, если система замкнута (нет притока/оттока вещества). Это один из краеугольных камней химии и техники.

Теоретическое значение

1. Основание стехиометрии. Позволяет составлять и уравнивать химические уравнения: число атомов каждого элемента до и после реакции одинаково, значит одинаковой будет и их суммарная масса.
   Пример: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Если взять 4 г водорода и 32 г кислорода, получится ровно 36 г воды (в закрытом сосуде).

2. Количественные расчёты. Даёт формулу материального баланса:
   Поступило – Вышло ± Накопилось = 0 (для стационарного процесса накопление = 0). На этом строится расчёт количеств реагентов, выходов, избытков/недостатков.

3. Проверка и интерпретация эксперимента. Если масса «исчезла» или «прибавилась», значит, система была открытой (испарение, поглощение газов, адсорбция, пыль и т. п.) либо есть методическая ошибка.

4. Связь с атомистикой. Подтверждает идею о неизменности числа атомов при химических превращениях (атомы перегруппировываются, но не исчезают).

Ограничение: в ядерных и релятивистских процессах строго сохраняется не масса, а энергия (масса–энергия), там возможны заметные Δm. В обычной химии этими эффектами пренебрегают.

Практическое значение (с примерами)

1. Промышленная химия и проектирование аппаратов.
   – Синтез аммиака: по балансу N и H считают подачу азота и водорода, рециркуляцию несреагировавших газов и выход NH₃.
   – Кислотно-щелочные нейтрализации: чтобы очищать выбросы SO₂/NOₓ или сточные воды, рассчитывают, сколько щёлочи нужно для полного «связывания» кислых газов/ионов.

2. Экология и технологический контроль.
   – Очистные сооружения: материальные балансы по БПК/ХПК, азоту, фосфору показывают, где «теряются» загрязнители и достаточны ли реакторы и аэрация.
   – Учёт выбросов: по количеству сгоревшего топлива и стехиометрии находят массы CO₂, CO, NOₓ; считают, нужен ли избыток воздуха. Например, при недостатке O₂ часть углерода уйдёт в CO и сажу — это видно из баланса по C и O.

3. Металлургия.
   – Доменные печи: по балансу Fe, O, C рассчитывают расход кокса и флюсов, выход чугуна и шлака.
   – Рафинирование: по массам примесей прогнозируют состав сплава после обработки.

4. Фармацевтика и органический синтез (масштабирование).
   – Ацетилирование салициловой кислоты (аспирин): по уравнению реакции заранее считают, сколько уксусного ангидрида нужно, сколько льда/воды — для разложения избытка, и какой теоретический выход; дальше сравнивают с фактическим.

5. Аналитическая химия.
   – Гравиметрический анализ: осаждают сульфаты в виде BaSO₄, сушат, взвешивают. По массе осадка рассчитывают массу ионов SO₄²⁻ в исходной пробе. Точность метода опирается на закон сохранения массы.

6. Пищевая и биотехнологии.
   – Брожение: из сахаров получается этанол и CO₂. В открытом бродильном чане масса сусла уменьшается из-за улёта CO₂ — но если учесть газ, суммарная масса будет той же. По балансу предсказывают выход алкоголя.
   – Сушка и концентрация: масса продукта плюс масса удалённой воды равна массе исходного сырья (учитывая уносы).

7. Энергетика и горение.
   – Стехиометрический воздух: для полного сгорания метана $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$ нужен определённый расход воздуха. По балансу считают «коэффициент избытка воздуха», чтобы минимизировать CO и потери.

8. Криминалистика и безопасность.
   – Взрывчатые вещества: по балансу элементов прогнозируют объём газов и кислородный баланс — это важно для оценки бризантности и последствий взрыва.
   – Расследование пожаров: сопоставляют остатки массы материала, продукты горения и доступ кислорода.

9. Бытовые и учебные опыты.
   – Сжигание магния: в открытом тигле масса «увеличивается» — магний поглощает кислород воздуха и становится MgO; в закрытом — суммарная масса система+воздух постоянна.
   – Разложение CaCO₃: при нагревании в открытом сосуде масса твёрдого остатка уменьшается (улетает CO₂), но если собрать газ, масса CaO + CO₂ равна исходной массе CaCO₃.

10. Электрохимия и батареи.
    – При зарядке/разрядке аккумулятора масса всей замкнутой системы (электроды + электролит + выделившиеся/поглощённые газы, если не выпущены) постоянна; меняются только распределение и форма веществ. По этому принципу считаются материальные балансы в промышленном электролизе (например, получение хлора и каустика).

Итог: закон сохранения массы — это «счётная машинка» химии и техники. Он позволяет уравнивать реакции, рассчитывать количества веществ, проектировать и контролировать процессы, оценивать экобезопасность и интерпретировать результаты экспериментов. Все реальные отклонения объясняются тем, что система не была герметична, есть потери/уносы, измерительные ошибки или (реже) имеют место ядерные превращения, где работает уже сохранение массы–энергии.