Verbrennt man ein Stück Papier und wiegt es vor und nach dem Vorgang, erscheint das Papier nach dem Verbrennen leichter. Gehen bei einer chemischen Reaktion wie der Verbrennung also Atome verloren? Natürlich nicht! Beim Verbrennen sind Gase entstanden, die in die Luft entwichen sind.
Das Gewicht des Gases ist nun das Gewicht, das dem verbrannten Papier fehlt. In einem geschlossenen System, wie im folgenden Versuch, lässt sich zeigen, womit sich schon 1803 John Dalton befasste: Die Erhaltung der Masse. (Wenn wir ehrlich sind, kommt der berühmte Massenerhaltungssatz eher dem Russen Lomonossow und dem Franzosen de Lavoisier zu Ehren, doch dies nur am Rande.)
Dalton experimentierte mit Chemikalien und stellte eine erste rein auf Experimenten basierende Atomtheorie auf. Er definierte Atome, Elemente und Verbindungen indem er postulierte, dass Atome bei Reaktionen untereinander erhalten bleiben. Kein Atom verwandelt sich in ein anderes. Die Hoffnungen der Alchemisten, die aus Blei Gold machen wollten, waren damit endgültig dahin.
Bei chemischen Reaktionen entstehen aus Atomen Verbindungen der teilhabenden Atome. Die Masse der Verbindungen entspricht, der Summe der Massen aus denen sie entstanden sind. Weiterhin erkannte Dalton, dass Atome verschiedener Verbindungen in immer gleichen Mengenverhältnissen reagiert haben müssen.
Im Experiment mit Kupfer und Schwefel reagieren diese im Mengenverhältnis 1:1. Bei der Knallgasexplosion reagiert ein Anteil Sauerstoff mit den doppelten Anteilen Wasserstoff zum Wassermolekül. Kupfer und Iod reagieren 1:1, also ein Kupferatom mit einem Iodatom. 1 Gramm Kupfer und 1 Gramm Iod ergeben aber nicht 2 Gramm Kupferiodid, da in den Mengen der Elemente nicht immer die gleiche Anzahl Atome vorhanden sind (verschiedene Atomsorten wiegen verschieden viel).
In 127 Gramm Iod sind die gleiche Anzahl an Atomen, wie in gerade mal 63 Gramm Kupfer vorhanden. Man braucht also einen Anteil Iod und einen Anteil Kupfer für die Reaktion, 12 Gramm Iod und 6 Gramm Kupfer ergeben also 18 Gramm Kupferiodid.
Man sagt, das Massenverhältnis ist hier nicht gleich dem Mengenverhältnis von 1:1 sondern entsprechend den Massen 2:1. Dank an John Dalton, der mit solchen Erkenntnissen den Weg zum modernen Atombegriff geebnet hat.
