Rakensimme tulivuoren – ja se oli räjähdysmäisen hauskaa! Kokeiluresepti kipsistä ja ruokasoodasta!
Hei, olen luonnontieteiden kouluttaja Ken Kuwako. Joka päivä on koe.
Luonnontieteiden tunneilla hauskinta on aina se, että asioita päästään oikeasti kokeilemaan. Kun oppilaiden silmät syttyvät ja kuuluu riemukas ”Aha, nyt tajuan!”, myös meidän opettajien sydän läikähtää. Pidin eräänä vuonna tulivuoriaiheisen oppitunnin yhdessä opetusharjoittelija H:n kanssa, ja siellä tehty purkauskoe oli juuri sellainen hetki, joka sai uteliaisuuden roihuamaan.
”Miten magman sitkeys vaikuttaa tulivuoren muotoon?”
Oppikirjan tietojen ulkoa opettelu ei ole luonnontieteiden ydin. Parasta on nähdä, koskettaa ja kokea itse. Niinpä päätimme rakentaa tulivuoren purkausmallin arkisista tarvikkeista! Koe näyttää päältä päin helpolta, mutta se on yllättävän syvällinen.
Tarvitsemme vain neljää ainetta: kipsiä, ruokasoodaa, pyykkiliimaa ja vettä. Kun näiden neljän ainesosan suhteita muuttaa vain vähän, magman liike ja sitkeys muuttuvat täysin erilaisiksi. Tuntuu kuin simuloisi oikeaa tulivuoritoimintaa.
Erityisen kiehtovaa on kemiallinen reaktio, joka syntyy, kun kipsi (kalsiumsulfaatti: CaSO₄), ruokasooda (natriumvetykarbonaatti: NaHCO₃) ja vesi yhdistetään. Siinä nimittäin syntyy hiilidioksidia (CO₂)!
Syntyvä hiilidioksidi saa sekoituksen tilavuuden pehmeästi kasvamaan, aivan kuin oikea tulivuori pullistuisi hitaasti ennen purkausta.
Testasimme eri seossuhteita kerta toisensa jälkeen, ja lopulta löysimme täydellisen reseptin (”hei, tämä voisi toimia!”). Siihen meni kuitenkin todella paljon aikaa. Juuri tällaista tieteellinen tutkiminen on, ajattelin taas kerran. Lisäksi koetta paransivat vielä seuraavan vuoden harjoittelijat, opettajat T ja S. Tässä jutussa kerron tarkasti, millä suhteilla tulivuoren purkauskoe onnistuu ja miltä lopputulos näyttää, kun olemme kokeilujen ja erehdysten kautta päässeet perille!
Tarvikkeet
・muovirasia ・kipsiä 10 g × 2 ← laitetaan zip-pussiin ・ruokasoodaa 5 g × 2 ← laitetaan haihdutusmaljaan ・pyykkiliimaa (PVA) ・vettä ・lääkelusikka ・lasisauva ・tarjotin ・muovipahvi (kennolevy)
Muovirasiana käytimme Daisosta saatavaa tätä tuotetta. Koko on tärkeä, joten jos haluat tehdä kokeen samalla tavalla, hanki sama.
Daiso 70 ml 4 kpl pyöreä minirasia
Tee muovirasian pohjaan ja muovipahviin reiät juotoskolvilla ja laita reikien päälle etukäteen kangasteippi.
Kannattaa tehdä työ vuoan päällä.
Reiän koko on tärkeä. Se on suunnilleen tämän kokoinen.
Sitten itse tärkein asia eli seossuhteet:
Vähän sitkeä magma: PVA-pyykkiliimaa 1 ml + vettä 30 ml
Hyvin sitkeä magma: PVA-pyykkiliimaa 10 ml + vettä 15 ml
Mittaa nämä etukäteen omiin yllä mainittuihin rasioihin.
【Koeohje】
① Sekoita muovirasiassa oleva PVA-pyykkiliima ja vesi hyvin lasisauvalla.
② Lisää rasiaan kipsiä 10 g (zip-pussista).
③ Sekoita lasisauvalla, kunnes kipsi, PVA-pyykkiliima ja vesi ovat sekoittuneet tasaisesti.
④ Kun seos on sekoittunut hyvin, lisää siihen ruokasoodaa 5 g ja sekoita nopeasti lasisauvalla niin, että kaikki sekoittuu.
※ Älä sekoita vaiheiden ③ ja ④ järjestystä. Vaiheessa ④ syntyy kemiallinen reaktio, joka tuottaa hiilidioksidia. Jos seos jää vaiheeseen ③ esimerkiksi 20 minuutiksi, kipsi reagoi veden kanssa ja kovettuu, eikä koe onnistu. Selvitimme, että vesi ja kipsi reagoivat keskenään, ja seos alkaa sitkistyä ja kovettua noin viidessä minuutissa.
※ Vaiheessa ④ on tärkeää myös sekoittaa kaikki nopeasti ja laittaa kansi kiinni. Ruokasooda on joskus mennyt kokkareiksi, joten murskaa se hienoksi lääkelusikalla.
⑤ Laita muovirasian kansi kiinni, käännä rasia ylösalaisin tarjottimelle ja vedä rasian pohjaan laitettu teippi heti pois.
⑥ Aseta reikäinen muovipahvi päälle, katso laavamallia suoraan ylhäältä ja tarkkaile, miten neste (laava) leviää.
※ Kokeen tekijän on aina käytettävä polyeteenikäsineitä! Lisäksi kaikilla on oltava suojatakki ja suojalasit!
Käytännössä kävi näin:
Kun sitkeys on pieni
Kun sitkeys on suuri
Ylhäältä katsottuna, kun sitkeys on pieni
Ylhäältä katsottuna, kun sitkeys on suuri
Ilman muovipahvia tulos näyttää tältä. Huomaa, että muovipahvin kanssa tulos on selvästi parempi.
Yhteenvetona: vasemmalla vähän sitkeä, oikealla hyvin sitkeä magma
Vertailu ylhäältä katsottuna:
・Purkaus, jossa magma on vähän sitkeää (Kīlauea, laava)
・Purkaus, jossa magman sitkeys on keskitasoa (Sakurajima)
Väriero
Mauna Loalta ja Kīlaueasta löytyvä basaltti sekä Shōwa-shinzanilta löytyvä ryoliitti (kiinnitä huomiota väriin)
Basaltti on tummaa ja ryoliitti vaaleaa.
Miltä näyttää, kun pohjassa ei ole väliseinää
Kun sitkeys on suuri
Ylhäältä katsottuna
Kun sitkeys on pieni
H:n keksimän vinkin ansiosta laitoimme molemmat samalle mustalle tarjottimelle ja teimme kokeet rinnakkain.
Vasemmalla ylhäällä on vähän sitkeä ja oikealla hyvin sitkeä tyyppi. Neljän hengen ryhmille oli valmisteltu yksi sarja, ja tunnelma oli aivan katossa!
【Miksi juuri tämä seos purkautuu?】
Kokeen avain on kipsin, ruokasoodan ja veden kemiallinen reaktio.
Hiilidioksidin syntyminen ruokasoodan hajotessa: Kun ruokasooda (natriumvetykarbonaatti: NaHCO₃) liukenee veteen, osa siitä hajoaa ja muodostaa karbonaatti-ioneja (CO₃²⁻) ja vetykarbonaatti-ioneja (HCO₃⁻), joista edelleen syntyy hiilidioksidia (CO₂) ja vettä.
Hiilidioksidin syntyminen kipsin ja ruokasoodan reaktiossa:
Kun kipsi (kalsiumsulfaatti: CaSO₄) liukenee veteen, siitä vapautuu kalsiumioneja (Ca²⁺). Ne reagoivat ruokasoodasta syntyvien vetykarbonaatti-ionien (HCO₃⁻) kanssa, jolloin kalsiumkarbonaattia (CaCO₃) saostuu ja samalla syntyy hiilidioksidia (CO₂) ja vettä.
Pyykkiliiman (PVA) rooli: Pyykkiliiman sisältämä polyvinyylialkoholi (PVA) muodostaa veteen liuetessaan pitkiä, toisiinsa kietoutuvia molekyylejä, jotka tekevät nesteestä hyvin sitkeän. PVA sulkee syntyneet hiilidioksidikuplat sisäänsä, jolloin kuplat eivät pääse karkaamaan kerralla, vaan seos pullistuu ja purkautuu hitaasti. Näin saadaan aikaan ”sitkeä purkaus”.
Kun PVA:ta on vähän, kuplat pääsevät nopeasti karkuun ja purkaus on notkea (kuten Havaijin kilpitulivuoret). Kun sitä on paljon, seos on sitkeää ja kohoaa kupolimaiseksi (kuten Shōwa-shinzanin laavakupoli).
Yhteydenotot ja tilaukset
Tuodaan tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Olemme koonneet tänne helposti seurattavia, kotona tehtäviä tieteellisiä kokeita ja niiden vinkkejä. Kokeile rohkeasti hakea eri aiheilla!
・Sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta kerrotaan täällä
・Erilaiset toimeksiannot (kirjoittaminen, luennot, koetuokiot, TV-ohjelmien asiantuntijatyö ja esiintyminen jne.) täältä
・Artikkelien päivitystiedot julkaistaan X:ssä!
Tieteen aihioiden kanava (Kagaku no Neta Channel) julkaisee koevideoita!
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 「ネイチャーティーチャー」（TBS）に出演しました。Tverにて11月3日（火）まで配信中です。
- サタプラ（MBS）にて「日常に潜む！ピンチ脱出法について」のコーナーに出演しました。Tverにて11月7日（土）まで配信中です。
- 11/4（水）ZIP（日本テレビ）のコーナー（7:20分ころ放送予定）にて科学監修を担当しました。ゴンチャのストローの差し方に関するウラザワと科学解説についてです。
- 11月27日（金） テレビ監修番組放送予定
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
１１月のイチオシ実験！
どうして結露は起こるのか？結露を防ぐためには？実験で確かめよう！
書籍のお知らせ
- 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
