В химической лаборатории М.В.Ломоносов обосновал в 1748-м году закон сохранения массы вещества, который в современной формулировке звучит так: “Вес всех веществ, вступающих в реакцию, равен весу всех продуктов реакции”. Этот закон был им экспериментально подтверждён в 1756-м году на примере обжигания металлов в запаянных сосудах.
В изложении на русском языке этот закон сформулирован в “Рассуждении о твёрдости и жидкости тел” (1760), где он дан в таких выражениях:
“Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщей естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает”.
Первоначально мысль о сохранении вещества и энергии была высказана великими философами XVII-го и XVIII-го века, как аксиома, т.е. как явление, не нуждающееся в доказательствах. Ломоносов был первым, высказавшим “всеобщий закон природы” совершенно ясно и, главное, подтвердившим его количественными опытами, среди которых наиболее доказательными являлись, конечно, опыты превращения металлов в окалины в запаянных сосудах.
Р.Бойль показал, что при обжигании металлов увеличивается вес их, и объяснял это увеличение веса соединением с металлами весомой части пламени, материи огня.
Опыты Бойля заключались в том, что Бойль брал стеклянные реторты, клал в них свинец или олово, запаивал герметически на огне горлышко реторты и взвешивал их. При нагревании такой реторты свинец переходил в окалину; когда, после двухчасового нагревания, он открывал запаянный кончик реторты, воздух с шумом врывался в неё – признак того, как указывает Бойль, что реторта была действительно герметически запаяна – и при вторичном взвешивании оказывалась прибыль веса. Отсюда Бойль заключил, что материя огня проходит через стекло и соединяется с металлом.
Эти-то опыты Ломоносов повторил в 1756-м году и, как он сам пишет в ежегодных отчётах о своих занятиях, со следующим результатом: “Между разными химическими опытами, которых журнал на 13-ти листах, деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жара. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропускания внешнего воздуха вес сожжённого металла остается в одной мере”.
Последнее обстоятельство – пропускание внешнего воздуха – и было причиною того, что у Бойля, вскрывавшего всегда свои реторты перед взвешиванием, наблюдалось увеличение веса.
Таким образом, опыты Ломоносова с полною определённостью показали, что образование окалины происходит именно от соединения металла с воздухом при прокаливании. Результат этот чрезвычайно важен: истинное объяснение явлений горения, как соединения горящего или обжигаемого тела с кислородом воздуха, судя по известной нам истории науки, принадлежит Лавуазье, который начал свои классические исследования именно с повторения опытов Бойля и в 1773-м году, через 17 лет после Ломоносова, получил совершенно такой же результат, как и Ломоносов. Лавуазье затем изучил те изменения, которые происходят с воздухом при обжигании металлов, и получил отсюда верное объяснение явлений горения.
Опыты Лавуазье повторяются в каждом учебнике химии, об опытах же Ломоносова никто не знает, и даже русские химики не находят нужным упоминать о них; а между тем, Ломоносов был несомненно предшественником Лавуазье.
Лавуазье в 1789-м году в своём “Элементарном руководстве химии” даёт описания явлений брожения виноградного сахара, распадающегося при этом на углекислоту и винный спирт, вес которых равен весу взятого сахара, Лавуазье пишет: “Так как ничто не творится, ни в искусственных процессах, ни в природных, и можно выставить положение, что во всякой операции имеется одинаковое количество материи до и после операции, что качество и количество начал остались теми же самыми, произошли лишь изменения. На этом положении основано всё искусство делать опыты в химии: необходимо предполагать во всех действительное равенство между началами исследуемого тела и получаемого из него анализом”.
Закон сохранения массы вещества при химических реакциях подвергался проверке много раз в XIX-м и начале XX-го столетия и теперь может считаться правильным в пределах тысячных долей миллиграмма. Что же касается закона сохранения энергии, открытого Ломоносовым, то этот закон стал общепризнанным не ранее второй половины XIX-го века.