在18世纪50年代以前，人们对化学变化前后的质量关系并不清楚，这主要是由于自然界中的化学变化很复杂。人们的观察能力和方法很有限，特别是对于生成气体的物质和与气体结合的物质往往觉察不到，心中存有许多疑团，无法得到回答。例如，木柴燃烧后，除了少部分灰烬外，大部分都“消失”了；蜡烛点到最后，“一点儿也不剩”了，好像它们都无影无踪地“消失”了。又如，一颗小小的种子，在花盆里会长成很大的花卉，而花盆里的泥土重量并没有变，花卉却“无”中生出来了。上述问题摆在了科学家面前，希望做出明确的回答，物质能不能“从无到有，从有到无”？也就是说物质是否会被毁灭？
古人曾对这个问题做过种种猜想，其中也有些哲人曾做过正确的臆测，但仅仅是臆测而已。古希腊唯物主文哲学家德谟克里特曾经说过，无中不能生有，任何存在的东西都不会毁灭掉。古罗马诗人鲁克来蒂斯也曾写下了物质不生不灭的科学诗：“看起来万物是死了，但实则犹生，正如春雨落地，霎时失去踪影；可是草木把它吸来，长成花叶果实欣欣向荣。万物都不会死，每死必有生。”到了18世纪，天平渐渐引入化学实验，成为许多化学家的重要工具。靠天平的帮助，可以解决许多不明白、不理解的问题。当时，天平主要用于分析化学。将其用于研究物质变化前后质量关系的首推苏格兰化学家布莱克。
1750年，26岁的布莱克完成了他最有名的博士论文，取得了博士学位。论文题目是《盐基性碳酸镁，石灰和其他碱质之试验》。论文公布了他最重要的实验结果：他用天平称取白垩（CaCO3）120g在高温下强热，放出“固定空气”（CO2），得到68g的石灰（Ca O），那么失去的“固定空气”是多少？他认为白垩重量减去石灰重量得到52g，就是“固定空气”的重量，占白垩重量的44%。这个实验使布莱克第一次发现了“固定空气”（CO2），并第一次运用质量守恒原理计算了生成二氧化碳的量。只是他没有理解他发现的全部意义。但他的定量化研究，给后人带来许多启发。(www.xing528.com)
1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化，生成白色的氧化锡，但容器和容器里的物质的总质量在煅烧前后并没有发生变化。经过反复的实验，都得到同样的结果。于是，他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。但这一发现当时没有引起科学家的注意，直到1789年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，并从实验上推翻了燃素说之后，这一定律才获得公认。但要确切证明或否定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的工具和技术（小于0.2%的质量变化就觉察不出来）不能满足严格的要求。因为这是一个最基本的问题，所以不断有人改进实验技术以求解决。德国化学家廊道尔特于1908年，英国化学家曼莱于1912年，分别做了精确度极高的实验，所用的容器和反应物质量为1000g左右，反应前后质量之差小于0.0001g，质量的变化小于一千万分之一。这个差别在实验误差范围之内。因此，科学家一致承认了这一定律。
化学反应因没有原子变化，质量总是守恒的（无论是动质量还是静质量）。根据道尔顿的原子说，化学反应只是物质中原子的重新排列，反应前后原子种类及数目不变，又每个原子有固定质量，所以反应前后总质量不变。物质的元素数目无论在反应前或反应后都是一样的。化学反应中的质量守恒包括原子守恒、电荷守恒、元素守恒等几个方面。
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