Chapter 4 · Conservation of massTextbook pages 69–73Figs 4.1–4.6 · Tables 4.1, 4.2

Law of Conservation of Mass മാസ് സംരക്ഷണനിയമം

The chapter begins with a reaction you will remember: a small piece of sodium skating on water that turns pink. Chemical reactions make new substances, and they give out or take in energy. But does the total mass (ആകെ മാസ്) change? When paper burns, only a little ash is left, so it seems that mass is lost. On this page two experiments on an electronic balance (ഇലക്ട്രോണിക് ബാലൻസ്) answer the question. Then atoms and their masses in u explain why the total mass stays the same. This idea is the law of conservation of mass, stated by Antoine Lavoisier.

📖 What you need (pages 1–2 of this guide)

Reactants and products, reading an equation with ↑ and ↓, counting atoms (page 1).
Atomic masses in u: H 1, C 12, N 14, O 16 (page 1, section 6).

1. Sodium in water – what changes do we see? (pages 69–70)

കുട്ടികൾ പരീക്ഷണത്തിൽ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ചിത്രം നിരീക്ഷിക്കൂ. പരീക്ഷണശാലയിൽ ഇതുപോലെയുള്ള നിരവധി രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ ചെയ്യാറുണ്ടല്ലോ. – Look at the picture of the students doing an experiment. We do many chemical reactions like this in the laboratory.

Question (page 69). രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ നടക്കുമ്പോൾ എന്തെല്ലാം മാറ്റങ്ങളാണ് സാധാരണ നിരീക്ഷിക്കുന്നത്? What changes do we usually observe when chemical reactions take place?

New substances are formed, and we usually notice one or more of these signs: a gas is given off (bubbles, fizzing), a change of colour, a precipitate (an insoluble solid) forms, heat is given out or taken in, light is given out, or the starting substance gets used up. (See the signs lab on page 1.)

ഒരു പരീക്ഷണം ചെയ്തുനോക്കാം. ഒരു ഡിഷിൽ മുക്കാൽ ഭാഗത്തോളം ജലമെടുക്കുക. രണ്ട് തുള്ളി ഫിനോൾഫ്‌താലീൻ ചേർത്ത് ഇളക്കുക. ഒരു ചെറിയ കഷണം സോഡിയം മുറിച്ചെടുത്ത് ഡിഷിനുള്ളിലേക്ക് ശ്രദ്ധാപൂർവം നിക്ഷേപിക്കുക (ചിത്രം 4.1). – In the book's experiment a dish is filled about three-quarters with water, two drops of phenolphthalein (ഫിനോൾഫ്‌താലീൻ) are stirred in, and a small piece of sodium is carefully dropped in (Fig 4.1).

⚠ Teacher demonstration only – never at home. Sodium reacts violently with water: it can catch fire and spit hot alkali. Only your teacher should do this, with a very small piece, wearing safety goggles, behind a safety screen or in the fume cupboard, while the class watches from a safe distance. Sodium must never be touched with bare hands. Here you can watch it safely as a virtual demonstration.

🧑‍🏫 Virtual teacher demonstration · sodium in water with phenolphthalein

Phenolphthalein is an indicator: it is colourless in water but turns pink in an alkali. The pink colour tells us that a new substance, an alkali, has formed.

Questions (page 70).

എന്തെല്ലാം മാറ്റങ്ങളാണ് നിരീക്ഷിക്കുന്നത്? (ചിത്രം 4.2) What changes are observed? (Fig 4.2)
കാരണമെന്ത്? രാസപ്രവർത്തനസമവാക്യം വിലയിരുത്തി കണ്ടെത്തൂ. What is the reason? Find out by studying the chemical equation.

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

1. The sodium darts about on the surface and fizzes; it may catch fire with a yellow flame; it gets smaller and disappears; the water turns pink; the dish becomes warm (heat is given out).
2. Sodium reacts with water to form sodium hydroxide (NaOH) and hydrogen gas (H₂). Sodium hydroxide is an alkali, so the phenolphthalein turns pink. The hydrogen escaping causes the fizzing (the ↑ in the equation means a gas is given off), and it pushes the light sodium about on the surface. The reaction gives out so much heat that the sodium melts into a ball and the hydrogen can catch fire; the flame is yellow because of the sodium. The sodium disappears because it is used up – it has turned into NaOH.

രാസമാറ്റത്തോടൊപ്പം ഊർജമാറ്റം സംഭവിക്കുമെന്ന് പഠിച്ചിട്ടുണ്ടല്ലോ? – You have learnt that a chemical change comes with an energy change (ഊർജമാറ്റം): here heat and light are given out. So a reaction changes the substances and the energy. What about the mass?

The big question (page 70). രാസമാറ്റങ്ങൾ നടക്കുമ്പോൾ പദാർഥങ്ങളുടെ ആകെ മാസിന് മാറ്റം ഉണ്ടാകുമോ? When chemical changes take place, does the total mass of the substances change?

No. The two experiments below show that the total mass stays exactly the same. This is the law of conservation of mass (section 5).

2. Weighing a reaction (pages 70–71)

ഇന്ധനങ്ങൾ ജ്വലിക്കുമ്പോഴും കടലാസ് കത്തുമ്പോഴും പദാർഥങ്ങളുടെ ആകെ മാസ് കുറഞ്ഞു വരുന്നതായാണല്ലോ അനുഭവപ്പെടുന്നത്. ഇത് ശരിയാണോ? നമുക്ക് ഒരു പ്രവർത്തനം ചെയ്തുനോക്കാം. – When fuels burn and when paper burns, it seems that the total mass of the substances becomes less. Is this right? Let us do an activity.

Experiment 1 · barium chloride and sodium sulphate (Figs 4.3, 4.4)

ഒരു ബീക്കറിൽ 20 mL ബേരിയം ക്ലോറൈഡ് (BaCl₂) ലായനി എടുക്കുക. മറ്റൊന്നിൽ 20 mL സോഡിയം സൾഫേറ്റ് (Na₂SO₄) ലായനി എടുക്കുക. രണ്ടു ബീക്കറുകളും ഒന്നിച്ച് ഒരു ഇലക്ട്രോണിക് ബാലൻസിൽ വച്ച് റീഡിംഗ് രേഖപ്പെടുത്തുക (ചിത്രം 4.3). തുടർന്ന് ഒരു ബീക്കറിലുള്ള ലായനി മറ്റേ ബീക്കറിലേക്ക് ഒഴിക്കുക. – Take 20 mL of barium chloride solution in one beaker and 20 mL of sodium sulphate solution in another. Put both beakers together on an electronic balance and note the reading (Fig 4.3). Then pour the solution of one beaker into the other.

⚖️ Virtual electronic balance – does the reading change?

experiment

The readings 92.95 g and 94.55 g are the ones in your textbook. The “open flask” is not in the book: it shows what would happen if the gas could escape.

⚠ Barium compounds are poisonous. Do this experiment only under your teacher's supervision, wear goggles, never taste anything, and wash your hands afterwards.

Questions (page 70).

എന്താണ് കാണാൻ സാധിക്കുന്നത്? (ചിത്രം 4.4) What can you see? (Fig 4.4)
അല്പസമയത്തിനുശേഷം ഇലക്ട്രോണിക് ബാലൻസിന്റെ റീഡിംഗ് വീണ്ടും രേഖപ്പെടുത്തുക. മുൻ റീഡിംഗുമായി താരതമ്യം ചെയ്യൂ. എന്താണ് കണ്ടെത്തിയത്? After a while note the reading of the balance again and compare it with the earlier reading. What did you find?
രാസപ്രവർത്തനഫലമായി ആകെ മാസിൽ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകുന്നുണ്ടോ? Is there a change in the total mass as a result of the chemical reaction?

1. A white precipitate (അവക്ഷിപ്തം) forms – the clear solution turns milky white. This solid is barium sulphate, BaSO₄.
2. The reading is still 92.95 g – the same as before mixing.
3. No. The total mass does not change, even though a new substance (the precipitate) has formed.

ബേരിയം ക്ലോറൈഡും സോഡിയം സൾഫേറ്റും തമ്മിൽ പ്രവർത്തിച്ച് ബേരിയം സൾഫേറ്റും സോഡിയം ക്ലോറൈഡും ഉണ്ടാകുന്ന രാസപ്രവർത്തനമാണ് ഇവിടെ നടക്കുന്നത്. – Here barium chloride reacts with sodium sulphate to form barium sulphate and sodium chloride. The equation (the ↓ means a precipitate):

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

Experiment 2 · zinc and dilute hydrochloric acid (Figs 4.5, 4.6)

ഒരു കോണിക്കൽ ഫ്ലാസ്കിൽ ഏകദേശം 20 mL നേർപ്പിച്ച ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് എടുക്കുക. ഒരു ബലൂണിൽ ഏതാനും സിങ്ക് (Zn) തരികൾ നിക്ഷേപിക്കുക. ബലൂണിനെ ചിത്രം 4.5-ൽ കാണിച്ചിട്ടുള്ളതുപോലെ കോണിക്കൽ ഫ്ലാസ്കിൽ ദൃഢമായി ബന്ധിക്കുക. കോണിക്കൽ ഫ്ലാസ്കിനെ ഇലക്ട്രോണിക് ബാലൻസിൽ വച്ച് മാസ് രേഖപ്പെടുത്തുക. തുടർന്ന് ബലൂൺ ശ്രദ്ധാപൂർവം ഉയർത്തി സിങ്ക് (Zn) തരികൾ ഫ്ലാസ്കിനുള്ളിലെ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡിൽ വീഴ്ത്തുക. – About 20 mL of dilute hydrochloric acid is taken in a conical flask. A few pieces of zinc are put in a balloon, and the balloon is tied firmly over the mouth of the flask (Fig 4.5). The flask is weighed on the electronic balance. Then the balloon is carefully lifted so that the zinc falls into the acid. Choose “Experiment 2” in the balance lab above.

⚠ Acid can burn skin and eyes: use only dilute acid, wear goggles, and work under your teacher's supervision. Hydrogen burns easily – keep flames away from the balloon.

Questions (page 71).

എന്താണ് കാണാൻ കഴിയുന്നത്? (ചിത്രം 4.6) What can you see? (Fig 4.6)
ബാലൻസിലെ റീഡിംഗ് രേഖപ്പെടുത്തൂ. മുൻ റീഡിംഗുമായി താരതമ്യം ചെയ്യൂ. എന്താണ് ബോധ്യപ്പെടുന്നത്? Note the reading of the balance and compare it with the earlier one. What do you understand?
ബലൂണിൽ ശേഖരിക്കപ്പെടുന്ന വാതകം ഏതാണ്? Which gas is collected in the balloon?
ഈ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്ന് എന്ത് അനുമാനിക്കാം? What can we infer from these experiments?
രാസപ്രവർത്തനഫലമായി ആകെ മാസിൽ വ്യത്യാസം വരുന്നുണ്ടോ? Does the total mass change as a result of the chemical reaction?

1. Bubbles of gas form on the zinc, the zinc pieces slowly get smaller, and the balloon swells up.
2. The reading is still 94.55 g. The total mass has not changed, even though a gas was produced – because the gas was trapped in the balloon.
3. Hydrogen (H₂).
4. In a chemical reaction the total mass does not change: the total mass of the reactants equals the total mass of the products.
5. No.

രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ സമവാക്യം എഴുതാമല്ലോ? – We can write the equation of the reaction:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

📌 Go further: a very sensitive balance

The swollen balloon pushes aside some air, and the air pushes it up a little (buoyancy – the same push that makes a hydrogen balloon float). A very sensitive balance can therefore show a tiny drop when the balloon is big. That is a push from the air, not a loss of matter: the mass of everything inside the flask and balloon is unchanged.

3. Why burning seems to lose mass (page 71)

ഇന്ധനങ്ങളും കടലാസും കത്തുന്ന രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രധാന ഉൽപന്നങ്ങളായ കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡും ജലബാഷ്പവും അന്തരീക്ഷത്തിൽ കലരുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. – The main products of burning fuels and paper, carbon dioxide and water vapour, are gases that mix into the air. That is why the ash left behind is so light.

🔥 Virtual lab · burning paper in an open dish and in a closed jar

Small balls: CO₂ (grey carbon between two red oxygens) and H₂O (red oxygen with two green hydrogens). The oxygen for burning comes from the air. The numbers are made up for this virtual lab; the idea is what matters.

Question (page 71). ഈ ഉൽപന്നങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടാതെ ശേഖരിച്ച് ഭാരം കണക്കാക്കിയാൽ എന്തായിരിക്കും കാണാൻ കഴിയുന്നത്? അത്തരം രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലും പദാർഥങ്ങളുടെ ആകെ മാസിന് വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകില്ലല്ലോ? If these products were collected without any loss and weighed, what would we find? Even in such reactions the total mass of the substances would not change, would it?

We would find that the mass of the ash + carbon dioxide + water vapour is equal to the mass of the fuel (or paper) + the oxygen used from the air. So no, the total mass does not change in burning either; it only seems to decrease because the gaseous products escape into the air. The closed jar in the lab shows this.

4. Lavoisier and the law (page 71)

🧑‍🔬 Antoine Lavoisier അന്റോയ്ൻ ലാവോസിയെ (1743–1794)

ജ്വലന പ്രക്രിയയിൽ ഓക്സിജന്റെ പങ്ക് കണ്ടെത്തി. ശ്വസനം നടക്കുമ്പോൾ ഓക്സിജൻ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ് പുറത്തു വിടുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തി. ആസിഡുകളിൽ ഓക്സിജന്റെ സാന്നിധ്യം മനസ്സിലാക്കി. ഓക്സിജൻ, ഹൈഡ്രജൻ എന്നിവയ്ക്ക് പേരുകൾ നൽകി. അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന മൂലകങ്ങളെ ലോഹങ്ങൾ, അലോഹങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ വർഗീകരിച്ചു.

The French chemist found the role of oxygen in combustion (ജ്വലനം). He found that in respiration (ശ്വസനം) oxygen is taken in and carbon dioxide is given out. He recognised that oxygen is present in acids, gave the names oxygen and hydrogen, and classified the known elements into metals and non-metals. Sadly, after the political changes that followed the French Revolution of 1789, this gifted scientist was executed in 1794 – a tragic event for the world of science.

ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന അന്റോയ്ൻ ലാവോസിയെ (Antoine Lavoisier) പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ മാസ് സംരക്ഷണനിയമം (Law of conservation of mass) പ്രസ്താവിച്ചു. – On the basis of his experiments and observations, the French scientist Antoine Lavoisier stated the law of conservation of mass (മാസ് സംരക്ഷണനിയമം). According to this law:

⭐ Key idea 1 (textbook page 71)

ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ അഭികാരകങ്ങളുടെ ആകെ മാസും ഉൽപന്നങ്ങളുടെ ആകെ മാസും തുല്യമായിരിക്കും.

In a chemical reaction, the total mass of the reactants (അഭികാരകങ്ങൾ) is equal to the total mass of the products (ഉൽപന്നങ്ങൾ).

5. Why the total mass does not change (pages 71–72)

Question (page 71). എന്തുകൊണ്ടാണ് രാസപ്രവർത്തനഫലമായി ആകെ മാസിൽ വ്യത്യാസം വരാത്തത്? Why does the total mass not change as a result of a chemical reaction?

Because in a reaction no atom is created or destroyed. The atoms of the reactants are only rearranged into new molecules. The number of each kind of atom stays the same, and each atom keeps its own mass, so the total mass stays the same. The lab below lets you watch this happen.

മൂലകങ്ങളുടെ അറ്റോമിക മാസ് പ്രസ്താവിക്കുന്ന യൂണിറ്റ് യൂണിഫൈഡ് അറ്റോമിക് മാസ് യൂണിറ്റ് (u) ആണ്. – The unit in which the atomic masses of elements are stated is the unified atomic mass unit (u) (യൂണിഫൈഡ് അറ്റോമിക് മാസ് യൂണിറ്റ്). Hydrogen has atomic mass 1 u, carbon 12 u, oxygen 16 u.

1u അറ്റോമിക മാസുള്ള ഹൈഡ്രജനും 16u അറ്റോമിക മാസുള്ള ഓക്സിജനും പരസ്പരം സംയോജിച്ച് ജലമുണ്ടാകുന്ന രാസപ്രവർത്തനം പരിചിതമാണല്ലോ. – You know the reaction in which hydrogen (1 u) and oxygen (16 u) combine to form water:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

The book shows this as a symbolic representation (പ്രതീകാത്മക ചിത്രീകരണം): each atom is a ball labelled with its mass. Two H₂ molecules (1u 1u each) and one O₂ molecule (16u 16u) become two H₂O molecules (16u with two 1u). Watch the atoms move:

⚛ Atom-mass counter – the same atoms, rearranged

reaction

Count the balls before and after: the same number of each colour, so the same total mass. Only the partners have changed.

ചുവടെ നൽകിയിട്ടുള്ള പട്ടിക 4.1 വിശകലനം ചെയ്യുക. – Analyse Table 4.1. The book prints the answers; cover them and fill it in yourself.

✍ Table 4.1 – 2H₂ + O₂ → 2H₂O

അഭികാരകങ്ങളുടെയും ഉൽപന്നങ്ങളുടെയും ആകെ മാസ് തുല്യമാണല്ലോ. അഭികാരകങ്ങൾ ഒരു നിശ്ചിത അനുപാതത്തിൽ സംയോജിച്ച് ഉൽപന്നങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ അവയിലെ ആറ്റങ്ങൾ പ്രത്യേകരീതിയിൽ പുനഃക്രമീകരിക്കപ്പെടുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. ആകെ ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിലോ ആകെ മാസിലോ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകുന്നില്ല. – The total masses of the reactants and the products are equal. When reactants combine in a fixed proportion to form products, their atoms are rearranged in a particular way. There is no change in the total number of atoms or in the total mass.

Activity (page 72). കാർബണും ഓക്സിജനും തമ്മിൽ പ്രവർത്തിച്ച് കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ് ഉണ്ടാകുന്ന രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പ്രതീകാത്മക ചിത്രീകരണം വിലയിരുത്തുക. ചുവടെ നൽകിയിട്ടുള്ള പട്ടിക 4.2 പൂർത്തിയാക്കുക. നിഗമനം രേഖപ്പെടുത്തൂ. Study the symbolic representation of the reaction in which carbon and oxygen react to form carbon dioxide (choose “C + O₂ → CO₂” in the lab above). Complete Table 4.2 and write your conclusion.

C + O₂ → CO₂

✍ Table 4.2 – C + O₂ → CO₂

Total mass of the reactants = 12 u + 32 u = 44 u; total mass of the product = 12 u + 16 u + 16 u = 44 u. Conclusion: the total mass of the reactants is equal to the total mass of the product – mass is conserved in this reaction too. The one carbon atom and two oxygen atoms are simply rearranged into one CO₂ molecule.

6. Burning methane – does it obey the law? (page 73)

❓ Question (page 73). മീഥെയ്ൻ (CH₄) വായുവിൽ കത്തി, ജലബാഷ്പവും കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡും ഉണ്ടാകുന്ന രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പ്രതീകാത്മക ചിത്രീകരണം നൽകിയിരിക്കുന്നു. രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ സമവാക്യം എഴുതുക. അറ്റോമികമാസ് H=1 u, C=12 u, O=16 u എങ്കിൽ ഈ പ്രവർത്തനം മാസ് സംരക്ഷണനിയമം പാലിക്കുന്നുണ്ടോയെന്ന് വിലയിരുത്തുക. The symbolic representation of methane (CH₄) burning in air to form water vapour and carbon dioxide is given: one CH₄ and two O₂ molecules give one CO₂ and two H₂O molecules. Write the equation of the reaction. If the atomic masses are H = 1 u, C = 12 u, O = 16 u, check whether this reaction obeys the law of conservation of mass.

Methane is the main gas in biogas and in natural gas, so this is the reaction in a biogas stove. Try it in your notebook first, then step through it:

🎬 Step by step · CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

✍ Your check – masses in burning methane

Equation: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Reactants: CH₄ = 12 + 4 × 1 = 16 u; 2O₂ = 2 × (2 × 16) = 64 u; total = 16 + 64 = 80 u.
Products: CO₂ = 12 + 2 × 16 = 44 u; 2H₂O = 2 × (2 × 1 + 16) = 36 u; total = 44 + 36 = 80 u.
80 u = 80 u, so yes, the reaction obeys the law of conservation of mass. Atoms on each side: C 1 = 1, H 4 = 4, O 4 = 4.

Notice the numbers 2 in front of O₂ and H₂O. They were needed so that the same atoms appear on both sides. Finding those numbers is called balancing – the next page.

⭐ Key ideas

Chemical changes come with an energy change (ഊർജമാറ്റം), but the total mass (ആകെ മാസ്) does not change.
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl: a white precipitate forms, the reading stays 92.95 g. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑: hydrogen fills the balloon, the reading stays 94.55 g.
Law of conservation of mass (Lavoisier): the total mass of the reactants equals the total mass of the products.
Reason: atoms are only rearranged; the number of each kind of atom and the total mass stay the same (2H₂ + O₂ → 2H₂O: 36 u = 36 u; C + O₂ → CO₂: 44 u = 44 u).
Burning only seems to lose mass because the gaseous products (CO₂, water vapour) escape into the air.

⚠️ Common mistakes

“Wood loses mass when it burns” ✗ – the products are gases that escape; collect them and the total mass is the same.
Adding only the masses in one molecule and forgetting the number in front ✗ – 2H₂O is 2 × 18 = 36 u, not 18 u.
Forgetting the oxygen that comes from the air when a fuel burns ✗ – it is a reactant too.
Thinking the gas in the balloon “weighs nothing” ✗ – hydrogen has mass; it is part of the products.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

📄 Conservation of mass Wikipedia
In a chemical reaction the total mass of reactants equals the total mass of products.
📄 Antoine Lavoisier Wikipedia
The French chemist who stated the law of conservation of mass and named oxygen and hydrogen.
🧪 Reactants, Products and Leftovers (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
Make sandwiches and molecules and see that atoms are never lost.

7. Check yourself

Next: Balancing chemical equations ▶