2 摩爾的氫氣和 1 摩爾的氧氣燃燒生成水之後，質量有沒有發生變化？

12-31

根據質能公式，要釋放出 $E$ 的能量，需要損失 $E/c^{2}$ 的質量，但是反應之前和之後的原子數應該是一樣的，那麼這些質量跑哪兒去了呢？
我所理解的質能轉換：
一個封閉的體系，和外界只有能量交換，沒有物質交換，這個體系向外釋放能量的同時，質量會減小，反之，吸收能量的話，質量會增加。

會減少

1mol H2的燃燒熱是286kJ，2mol就是572kJ。

換算成質量就是m = E / c^2 = 6.35e-12kg.

這個質量太少了，測不出來。

不過我想如果精心設計一個實驗，應該能測到化學反應的質量虧損，比如用類似扭秤的方式。

質量減少了

只有核反應才有質量變化，這種誤解好像比較廣泛。但實際上，通過狹義相對論的原理給出質能方程並不需要任何場合限制——也就是說，這個方程放之四海而皆準。

容易造成誤會的是所有實物粒子都沒有變化，變化的只是化學鍵(勢能)，所以能量變了但質量沒有變。如果能找到一桿秤可以精確測量實物粒子的質量，然後你用這桿秤稱量了反應前兩個H一個O的質量，再稱量了反應後H2O的質量，我可以很肯定地說，質量減少了。這看似不合直覺的現象背後有狹義相對論的支撐。

至於具體理解上，實物粒子和勢場的區分不是本質的，電子質子它們也有波動性，而作用勢也有粒子性。對於離子鍵和共價鍵的電磁相互作用部分，作用力通過光子的交換實現，而放熱過程釋放出去的光子的的確確攜帶了質量。

質量就是能量，兩者只是不同表現形式，我喜歡把靜質量（通常意義上的質量）腦補成動質量（能量）的結晶形式注意是腦補不是定義

比如宇宙的起源是一個奇點如果是我們通常意義上的靜質量那是不可想像的應該是一個能量的點

。在爆炸過程中能量轉換成了我們的物質世界必然是從轉化成最小的微粒然後逐步的合更大的微粒產生各種物質那麼最小的微粒是什麼？她應該是什麼樣的性質？這是我們粒子學說的基石。但很遺憾。我們現在無法觀測到只能在紙面上推理。也就是希格斯玻色子。一代代科學家瘋狂的造大型對撞機不停的想撞出更小的碎片其目的就在於此一旦發現，大統一理論就完美了

所以這個問題先要弄清楚問的質量是指靜態質量動態質量和還是光指靜態質量估計題主問的是靜態質量是否減少。既然放出來能量那麼靜態質量就是減少的如果問的是總質量那麼是守恆的即放出的總能量加上剩餘的靜態質量總量沒有改變。

謝邀。

質能方程絕非只適用於核能。

無論什麼形式的能量（熱能，化學能，勢能，動能等），

系統吸收能量，質量增加；系統釋放能量，質量減少。

http://en.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc2#Practical_examples

根據維基百科，似乎最初設想的驗證質能方程的實驗，就是用化學反應。

引起誤解的是：E=mc^2 中的質量是動質量，不是靜質量。

二者的區別見這個答案：http://www.zhihu.com/question/19913637

簡言之，動質量表徵物體加速難度（慣性），而非物質多少。

動質量在低速時可以由靜質量代替，接近光速時則趨近無窮。

2摩爾的氫氣和1摩爾的氧氣燃燒生成水之後，根據題目描述，系統向外界釋放了能量。

因此，靜質量沒有變，系統能量減少，動質量減少了（幅度很小，無法觀測）。

這個問題我上高中時也關注過，後來上大學時，我認為找到答案了。

高中課本中，能量守恆和質量守恆是物理課和化學課上兩個獨立的原理。自愛因斯坦提出質能關係後，這兩個獨立的原理可以合在一起，稱為質能守恆定律。

你的理解沒錯，只是在化學反應中，質量的變化非常小，以至於僅就化學研究而言，可以忽略。

以下是網上搜到的數據，應該可以說明（化學反應，即使是炸藥爆炸，也比核反應小兒科多了）：

1 000 g硝化甘油爆炸之後，放出的能量為8.0×10^6 J。根據質能關係公式計算，產生這些能量的質量是8.9×10^-8 g，與原來1 000 g相比，差別小到不能用現在實驗技術所能測定。

1 000 g 鈾235裂變的結果，放出的能量為8.23×10^16 J，與產生這些輻射能相等的質量為0.914 g，和原來1 000 g相比，質量變化已達到千分之一。

不過我沒想明白的是，化學鍵，以什麼樣的一種方式或原理，影響了質量。

先說結論，如果只考慮反應物與生成物的話，的確質量是不守恆的。拉瓦錫的質量守恆定律是相對論之前的理論，嚴格上是錯誤的。

在相對論的框架下，拉瓦錫質量守恆定律的確是錯的。根據愛因斯坦質能方程 $E=mc^{2}$ ，一定的質量 $m$ 對應一定的能量 $E$ ，二者的定量關係由比例係數「光速的平方」 $c^{2}$ 聯繫起來。於是，任何體系內能量的變化都會引起相應質量的變化。

所謂質量虧損，就是反應前後體系粒子質量的變化。譬如在核反應中，就是指原子核的質量與組成原子核的所有單個質子與單個中子的質量之和的差（原子核的質量小於組成原子核的所有單個質子與單個中子的質量總和，虧損的質量對應結合能，虧損越大結合能越大）。

核反應中，質量虧損主要是由反應前後體系能量變化而導致的。由於重核裂變與輕核聚變都屬於放能核反應，根據質能方程的涵義，反應後粒子的靜質量要減少，即反應後質量要有所虧損，而質量虧損就意味著能量的虧損。

化學反應體系中所伴隨的能量變化比起核反應來要小得多，但同樣遵循相同的質能方程。當發生化學反應並釋放能量時，必定失去相應的質量。但由於絕大多數化學反應釋放的能量遠遠小於常見核反應所釋放的能量。因此，相比於核反應來說，化學反應的質量虧損往往很小，以致於最精密的儀器都無法測量，只能通過反應釋放的能量來推算。這就是為什麼在拉瓦錫發現「質量守恆定律」之後，再沒有一個化學家在實驗室里發現任何一個反例的原因了。

嚴格地講，化學反應中體系的質量也是不守恆的。考慮到這一原因，我們應該說在反應前後沒有可檢測的質量變化。正如從卡車上遺落兩枚金幣，由於兩枚金幣的質量相對於卡車的質量太小了，以致於卡車質量似乎沒有改變。

以硝化甘油的爆炸為例，假定反應的起始狀態都為 25°C 的標準狀況，可以計算出反應前後的質量損失：

$44 m{C_{3}H_{5}N_{3}O_{9}}left( m{l} ight) ightarrow 6 m{N_{2} left( m{g} ight)} +10 m{H_{2}O}left( m{l} ight)+7 m{O_{2}}left( m{g} ight),$ $Delta H=-2700 m{kJ}.$

　　反應體系釋放的能量等於熱量與做功之和： $Delta E=Delta H-pDelta V=Delta H-Delta nRT.$

　　其中 $Delta n$ 為反應前後氣體的改變數， $pDelta V=62 m{kJ}$ 。

　　因此 $Delta E=-2762 m{kJ}$ ，對應的質量當量應為 $left| Delta m ight| =left| Delta E ight|/c^{2} =3.074 imes10^{-8} m{g}.$

任何原子核的質量均小於構成它們的質子與中子的靜止質量之和，這種原子核的質量虧損是原子核形成的過程造成的，質子和中子的靜止質量分別為 1.007276u 和 1.008665u ， $^{2} m{H}$ 核的質量為2.013553u。由此，質量虧損為 0.002388u ，其能量當量為 3.564× $10^{-13}$ J ，這就是該反應釋放的能量，即原子核的結合能。

化學變化也是如此，例如 $m{C}+4 m{H} ightarrow m{CH_{4}}$ 的反應，該反應釋放的能量為 $2.916 imes10^{-18} m{J}/ m{molecule}$ ，反應中的質量虧損為1.954× $10^{-8}$ u ，遠遠小於 $^{2} m{H}$ 核形成時的質量虧損。 $^{2} m{H}$ 形成過程中質量虧損 0.12% ，而甲烷分子形成過程中質量虧損 0.000031% 。

$^{12} m{C}$ 被用作定義原子量的標準，是指其靜止質量為 12u 。由此，我們可以計算該原子在不同的條件下質量的大小，例如原子被加熱而獲得動能，或由於原子成鍵形成石墨或金剛石而消耗化學能時，原子的質量都會發生變化。石墨與金剛石之間的轉化就可以認為存在質量虧損，儘管這種質量虧損的大小是非常微弱的，但足以引起化學家的關注，化學家應時刻提醒自己原子的質量是與原子的化學狀態緊密聯繫的。

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也許有人會問到：化學反應只是電子運動形式的改變，並不涉及原子核。因此質能轉換方程並不適用。對於這種人，我只想問一句：如果質能方程只適用於原子核的話，請問你如何解釋「雙星系統在合併過程中，輻射出引力波，並損失了××倍太陽質量」這一現象？

會減少但忽略不計，其實大家都解釋的很清楚了

我之所以還要來說一下，是因為我曾經為了這個問題跟很多人費盡唇舌的解釋還常年站在少數派立場，所以感慨一下

之所以挺喜歡知乎，就是因為在這種時候會覺得，啊，終於有人和我說一樣的話了

另：此類問題包括但不限於

質能守恆不是質能轉換

時空扭曲是數學概念

光速不變是公設

高維空間是數學概念

不同的速度定義下存在超光速

超光速的時間倒流是主觀時間倒流

等等

先說結論，會減少。

總結一下矛盾主要集中的區域

1. 中學老師說的反應前後質量守恆。

答：中學老師還告訴你牛頓第二運動定律，相對論條件下這也是錯的，類似的情況不勝枚舉。

2. 化學反應只是化學能到熱能的轉換，哪有你們樓上BB的質能方程？

答：這個是問題的最核心最核心的部分其實不少答主已經提到，質能方程存在於各個地方，不單單是大家廣泛熟知的原子核裂變、聚變這類核反應。任何物體只要運動質量就會增加，這是狹義相對論下的結論，這裡就是針對核外電子了。

有不少化學專業的答主都提到了一個概念叫做鍵能，這是研究化學反應一個非常強有力的工具，但是歸根結底，鍵能也只是電子對電子，電子對原子核的相互作用的一種描述方式。

下圖來源WIKI:https://upload.wikimedia.org/wikibooks/en/1/1f/Chemical_Principles_Fig_1.2.png

上圖是分子內電子云示意圖，鍵能從另一個角度說就是這些電子在這些雲上的動能+勢能。簡單粗暴地說，有動能就會有運動，有運動就會產生相對論效應，有相對論效應質量就不是守恆的。

為了便於理解，可以這麼說，有一個高速旋轉的馬達，速度太高了以至於根據相對論效應這個馬達總體質量增加了一倍，然後兩個這樣的馬達撞到一起，duang的一下，兩個馬達都不轉了，能量被釋放出去了，於是靜止的馬達質量減小了。這裡馬達轉動的能量，就相當於化學能了。

另外，樓上任何一個與我持相同觀點的答主我都是表示支持的，他們從各個角度出發回答了這個問題。 2 摩爾的氫氣和 1 摩爾的氧氣燃燒生成水之後，質量有沒有發生變化？ - Porcre Lee 的回答算是比較詳盡的了，而且其中引用到的圖片也是之前知乎上專門被提過問的，可以看出當思考問題進入這個區域的時候，分歧總是特別的大。

燃燒後，氫原子和氧原子沒有變化，能量來自只是電子躍遷，而不是質量的泯滅，所以質量不會變化。

樓主的提問有個前提，就是認為反應前物質只有質量，而沒有能量，這是不對的。

2016.11.6號更新

今天是個好天氣，陰霾了一周終於晴天了，趁著閑時間就把這個問題好好梳理梳理。

先談質量虧損，為什麼核反應時會產生質量虧損呢？根據反應方程式，反應前後質子和中子的數量不變，例如

但是根據實驗所測質量，反應後質量確實差生了虧損，而虧損的質量乘以C的平方也就是，核反應所差生的能量，也就是質能方程了。

借用高票質量減少的觀點就是下圖，

具體數值正不正確，我就不考證了，原理就是這樣。原子核內部，中子和質子之間存在強力，也就是強相互作用力，它是使核子結合成原子核的作用。但是要催動質量而差生能量，必須用很強的力、能量來打開原子核，也就是要抗衡強力，而這樣的級別目前只有核反應才能達到。簡單舉核聚變，一下摘自百度百科，

但是，但是啊，化學反應是分子間的反應，而核反應都是原子核層面上的，它們就不在一個討論的體系。

為了讓大家更好地理解什麼是化學鍵，鍵能，摘抄自百度百科一段文本。

也就是說，化學反應，實際上是化學鍵的形成於斷裂，其放熱還是吸熱，取決於這個反應生成物和反應物分子本身。當反應後，反應物的鍵能減去生成物的鍵能，為負值是放熱，正值放熱。在反應熱計算時，我們叫它焓變。加上熵變（分子混亂度），就是吉布斯自由能。以下是計算公式：

還有更精確的表述：

其中U是系統的內能，T是溫度(絕對溫度，K)，S是熵，p是壓強，V是體積，H是焓。

可以通過計算確定吉布斯自由能，在等溫、等壓的封閉體系內，不作非體積功的前提下，任何自發反應總是朝著吉布斯自由能（G）減小的方向進行。ΔG=0時，反應達平衡，體系的G降到最小值。

因此，化學反應實際就是將化學能向其他能轉變的一種方式，化學能可以用來做功，也可以產熱，發光。整個反應體系前後總能量不變，物質的總質量也不變，也就不存在什麼質量虧損。

我再從題主這個反應來論證，反應前後質量並未虧損。此反應就是2個氫氣分子和一個氧分子生成了2個水分子。已知原子之間的結合是由於共價鍵的存在（也就是共用電子對，我們常說的電子云），此過程並不會產生質量虧損。反應前總共有4個氫原子，2個氧原子，反應後原子守恆，而且單個原子的質量可查，單個分子的質量也可查，無論如何計算也是質量守恆。

同時此觀點也可以反駁那些說質量太小無法檢測的理論，既然單個原子核的質量可以檢測，中子，質子可以測量，從而算出原子核的質量小於其核內質子和中子的質量之和。

那麼分子質量的檢測就不是什麼難事了吧。

以下為原答案------------------------------------------------

幾個高票的已及評論里的回答基本都是質量減少了，學化學的看到這裡怒答了。

首先，聲明的是這是個化學反應和質能方程沒有一毛線關係。這個反應不是離子反應，是基於共價鍵的反應，反應前後總共經歷了兩個個過程，化學鍵的斷裂和形成，而斷鍵是需要能量的，成鍵會放出能量，斷鍵和成鍵的能量取決於化學鍵兩段的原子，兩端原子確定，能量也確定，而且同一個化學鍵成鍵斷鍵能量相同。拆解下來就是2個H-H一個O-O斷裂，四個O-H形成，查詢鍵能表計算一下剛好是反應所產生的熱，大學時記得還做過相關的實驗。

當然了，質能方程的說法會說成鍵和斷鍵能量釋放和放出也會丟失和得到質量。所以我舉個例子了，物理上的動能和勢能的轉換重物從高處落下，動能增加，勢能減小，而其總和不變。化學反應也一樣，這個體系的總能量是沒有變化，只是將化學能轉化為了熱能而已。

如果有興趣的話，可以更深入的了解化學反應的本質，得失電子，以及大部分的化學反應都為了一個目的，穩定，能量越低越穩定，以至於大部分反應都放熱。還有部分吸熱的，這就牽扯到熵了，也就是原子或分子的排列，熵也是一種能量，加上熱能有一個公式吉布斯自由能，它決定了化學反應的反應方向。手機打字扯得有點遠了。

總之，一句話，化學反應不涉及質能方程，化學反應前後，能量是守恆的。而且能量不只是熱能，光能，還有化學能，熵能，吉布斯自由能，勢能，動能等等，所以在考慮能量是否守恆的問題上一定要算上這個問題里所涉及到的所有能。

手機打字，應該有不少錯別字，不要在意，不影響理解就行。

我再次看了看，回答的，還有些人認為燃燒發光，光帶走了質量。嗯，光子是沒有質量的。對於燃燒反應都會劇烈的放出能量，至於為什麼會發光，這就和原子能級的躍遷有關，原子每向上躍遷一個能級就會吸收能量，而向下躍遷時就會釋放能量，而能量也是量子態的，恰好是光子能量，不同的原子能級直接的差別不同，導致躍遷產生的能量不同，而使光的波長不同，也就是說，特定的原子吸收釋放能量會產生特定波長的光，由於一個原子有幾個能級，能級差就有很多個，所以也就有很多特定的波長，但是我們只能看見可見光，而可見光的範圍比較小，所以我們所見到的就是每個原子都會發自己特定的光，比如鈉黃色，鐵綠色。這裡是為了好理解，實際上鈉原子吸收光譜的波長是589.3nm也就是黃光。

好了，都十二點了，睡覺

上面都沒抓到要點啊

關鍵是：產生的能量來自於什麼？

如果是來自原子核內（各種核反應），那麼就會有質量變化；如果來自原子核外（各種化學反應），那麼這能量是來自於化學鍵的重組（或者上面所說的「電子躍遷」），就不會有質量變化。

還是不懂的請自行搜索「化學鍵」

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你猜形成氫氧鍵後成鍵軌道上的電子運動變不變？電子質量變不變？

孤立系統的話，質量還是不變的，因為轉化出來的內能也要加到體系的質量上去

我是題主，非相關專業，沒讀過相對論，知識體系來自 Wikipedia，所謂的「民科」。

問題提了好久了，不知為啥最近幾天突然活躍起來了。

藉機在這裡寫一下一個民科對這個問題的理解，先說我的觀點：質量會減少， $E=mc^2$ 不僅僅適用於核反應。

我想了一下為什麼很多人不太能接受化學反應影響質量的觀點，可能是因為包括我在內的大多數人對「質量」這個詞有著比較長期的誤解，這個誤解可能源自中學物理教材對質量的定義——「物質的量」。

首先這個定義是很模糊的，當年幼小的我想過這個問題：什麼叫物質的量？一斤鐵和一斤水是否包含「等量的物質」？如果要計量「物質」，是不是應該有一種不能再分的基本粒子，所有質子、中子、電子等等都由它來組成，而一斤鐵和一斤水包含等量的這種粒子？如果沒有這種基本粒子，那麼一斤鐵和一斤水到底「等量」在哪兒？

後來在一些國外論壇上也看到過有關這個問題的討論，有這麼一句話讓我突然明白了誤解出在哪兒：「Mass is not Matter」。

質量不是物質！

Wikipedia 英文詞條對質量(Mass)的定義是：

In physics, mass is a property of a physical body. It is the measure of an object"s resistance to acceleration (a change in its state of motion) when a force is applied.

[1]

It also determines the strength of its mutual gravitational attraction to other bodies.

（後面也提到了經典力學可以把質量概括為物質的量）

按照 Wikipedia 的這個說法，質量就是物體表現出來的慣性和萬有引力。雖然現在還不知道為什麼，但沒有任何實驗能明確地顯示出這兩者（慣性質量和引力質量）有任何的不同。

這個定義並沒有提到「物質」。所以我們不妨暫且理解為「物質」只是影響「質量」（或者說「慣性」、或者說「萬有引力」）的因素之一；另一個因素，按照質能公式的說法，是它包含的能量。

在核反應中，中子和質子的數量並沒有發生變化，但是質量發生了變化（釋放了能量，減少了質量），這個大家好像都能達成共識，也都能接受中子和質子在不同狀態下質量不同這個觀點。

那麼到了化學能為什麼就不行了呢？

我們不妨這麼認為：討論單個粒子質量是無意義的，一個物體的質量，或者說它表現出來的慣性以及萬有引力，取決於裡面粒子的狀態。

再換一種方式理解：一團東西，表現出來的質量，取決於它有多少勢能和物質。

再再換一種方式理解：能量和物質是同一種東西（我不知道這種東西叫啥，或許應該叫xx場，或許是基本粒子之間的某種相互作用）的兩種狀態，慣性和萬有引力就是這種東西表現出來的。

如果只是從「物質的量」或者說「原子的數量」上來考慮，2mol 的氫氣 + 1mol 的氧氣確實等同於 2mol 的水。但是這不一定意味著它們表現出來的「慣性」或者「萬有引力」是一樣大的。因為前者包含了更多的「勢能」，通過化學反應，勢能通過光和熱釋放出來，變成了一種包含更少能量的狀態——水。

我們不妨推廣一下：一個彈簧，在緊繃的狀態和鬆弛的狀態下，包含的原子數（或者說物質的量）沒有變化，但是前者包含了更多的勢能，所以他應該表現出更大的慣性以及萬有引力。

同樣，一個燒熱的鐵球，比它在冷卻的時候包含了更多的能量（分子運動更劇烈），這時候它也應該表現出更大的慣性以及萬有引力。

有人問我，我把一個鐵球放在地上跟放在山頂上，是不是鐵球的質量會發生變化呢？這個其實我不太確定。但是我認為，把鐵球和地球看做一個整體，把鐵球移到山頂之後，它們的總勢能增加了，總質量應該也是增加了。

所以，本民科認為：假如我們通過某種方式把月球停下來，扔到太平洋里，地月系作為一個整體，勢能（包括引力勢能以及月球本身的動能）下降，這個整體受到的太陽的引力會減小。

參考資料：

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass%E2%80%93energy_equivalence

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass

國際千克標準原器每升溫 1 ℃ 大約增重 1.5 pg。

這裡可連化學反應都沒有發生哦，晶格相變都不一定有哦（笑）。找個真空罩懸兩個液氮冷卻的金屬球（鋰最好，比熱容大）做個扭秤裝置，拿微波加熱做個實驗就好。咱又不需要定量驗證，只要看扭矩是不是增大就行了。

這個公式給出答案了變成能量了

有電磁波放出的，質量守恆現階段肯定錯誤的，能量守恆是對的，不過能量守恆也會隨著時間推移被推翻……

反應後激活了兩種原料的屬性，發生了密集的能量交流並釋放出來，光能和熱能流散掉，總占體積也在反應中極度萎縮，最終生成液態水，能量釋放了質量必定減少

氫原子質量略小於自由質子質量+自由電子質量