Tee keittiössäsi ’kristalleja’ ja näe yhdellä silmäyksellä, kuinka vulkaaniset ja plutoniset kivet syntyvät!

Minä olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilu!

Oletko koskaan pysähtynyt katsomaan tarkemmin tien varrella lojuvia kiviä? On kiviä, joissa on suuria, kimaltelevia rakeita, ja kiviä, jotka ovat yleisilmeeltään sileitä ja joissa on pieniä rakeita… Itse asiassa tämän ulkonäköeron taustalla piilee mahtava draama syvällä maan uumenissa, kuuman magman jäähtymisestä ja jähmettymisestä kiinteäksi kiveksi. Yläkoulun luonnontieteissä opiskellaan ”magmakiviä”. Ne ovat kiviä, jotka muodostuvat magman jäähtyessä ja kovettuessa, mutta miksi ”vulkaanisten kivien” ja ”syväkivien” ulkonäkö on niin erilainen?

Avain tähän mysteeriin piilee magman ”erilaisissa jäähtymistavoissa”. Tällä kertaa esittelemme ainutlaatuisen kidekokeen, jolla selvitämme tämän kivien syntymän mysteerin käyttämällä ”natriumtiosulfaattia (tunnetaan myös nimellä hypo tai klorinpoistoaine)”, jota on helppo hankkia kotiinkin!

Tämän kokeen avulla vertaamalla, miten kiteiden muodostuminen muuttuu ”nopeasti jäädyttämällä” ja ”hitaasti jäädyttämällä”, vulkaanisten ja syväkivien rakenteelliset erot (porfyriittinen rakenne vs. rakeinen rakenne) voidaan toistaa silmiesi edessä kuin taikaiskusta.

Yksi vulkaaninen kivi (andesitti).

Pienten kiteiden joukossa on siellä täällä suurempia kiteitä.

Yksi syväkivi (dioriitti).

Samankokoiset kiteet ovat tiiviisti toisiinsa liittyneinä.

Minäkin kävin aluksi läpi jatkuvaa kokeilua ja erehdystä, mutta toistuvien kokeiden myötä sain kiinni niksistä ja nyt se onnistuu täydellisesti myös tunneilla. Tässä artikkelissa esittelen yksityiskohtaisesti valmistelutarvikkeet, menettelyt ja ”maagisen lisäponnistuksen” onnistumista varten, kokemukseni pohjalta!

Kokeessa käytettävät välineet (löydät ne kotoa tai luokkahuoneesta!)

※Kaikki ovat suhteellisen helppoja hankkia luokkahuoneesta tai kotoa.

• Natriumtiosulfaatti (hypo): Saatavilla lemmikkieläinkaupoista, rautakaupoista ja verkkokaupoista kultakalojen kloorinpoistoaineena.
• Petrimalja: 2 kpl
• Sähkökeitin tai keittolevy: Käytetään hypon sulattamiseen vesihauteessa.
• Puikot: Sekoittamiseen
• Työhanskat: Palovammojen estämiseksi, muista aina ottaa mukaan.
• Astia jäävedellä: Nopeaan jäähdytykseen.
• Styroksilaatikko: Lämpöeristykseen ja hitaaseen jäähtymiseen.

Rakutenista löydät sen täältä: GEX Kloorinpoistoaine Hypo 30g x 4 pussia Kloorinpoistoaine Kantoou pikalähetys

Aloitetaan kokeilu! Toistetaan maapallon sisäosan draamaa

Tarkoitus:

Nähdä omin silmin, miten ”jäähtymisnopeus” määrää kiteiden koon!

• Nopea jäädytys jäävedessä → Tarkkaillaan pienten kiteiden muodostumista (vulkaaninen kivi -malli)
• Hidas jäädytys styroksilaatikossa → Tarkkaillaan suurten kiteiden kasvamista (syväkivi -malli)

Koejärjestys:

Sulattakaamme hypo
Laita petrimaljaan niin paljon hypoa, ettei pohja näy, ja lämmitä sitä ”vesihauteessa” sähköliedellä, jossa on hieman vettä. Natriumtiosulfaatin sulamispiste on alhainen, noin 48 °C, joten se muuttuu nopeasti läpinäkyväksi nesteeksi. Sekoita varovasti syömäpuikoilla, kunnes se on täysin liuennut.

Jaetaan kahteen ryhmään
Kun neste on valmis, poista se heti tulelta. Muista käyttää työhanskoja palovammojen välttämiseksi. Aseta toinen petrimalja jääveden päälle ja toinen styroksilaatikkoon.

Onnistumisen vinkki! Ripottele ”taikapölyä”
Tässä on tärkein kohta! Ripottele valmiiksi murskattua hypon jauhetta kevyesti molempiin petrimaljoihin. Tämä toimii ”kideytiminä”, jotka ovat kiteiden kasvun ”siemeniä”. Itse asiassa, jos tätä vaihetta ei tehdä, neste voi joutua ”alijäähtymistilaan”, jossa se menettää mahdollisuuden jähmettyä, eikä kiteitä välttämättä muodostu edes 20 minuutin odottelun jälkeen.

Perusteellinen havainnointiaika
Sen jälkeen odotamme vain 15–20 minuuttia! Tarkkaillaan, miten kiteet kasvavat petrimaljassa kuin elävät olennot. Millaisia eroja kiteiden muodostumisessa on havaittavissa? Olen tehnyt timelapse-videon kiteiden muodostumisesta. 20 minuutin muutos on nähtävissä vain yhdessä minuutissa!
Katso tämä video.

Yllättävä tulos! Tämä on maapallon pienoismalli

No niin, katsotaanpa tuloksia. Vasemmalla on hitaasti jäähdytetty syväkivimalli ja oikealla nopeasti jäähdytetty vulkaanisen kiven malli.

▼Nopeasti jäähdytetty (vulkaanisen kiven malli)

Pieniä, hienojakoisia kiteitä on muodostunut koko pinnalle. Kun magma jäähtyy nopeasti maanpinnan lähellä, atomeilla ei ole aikaa järjestäytyä hitaasti, ja vain pieniä kiteitä voi muodostua. Tämä muistuttaa täysin ”vulkaanisten kivien” muodostumistapaa!

▼Hitaasti jäähdytetty (syväkiven malli)

Katsokaa! Neulanmuotoiset, pitkät ja suuret kiteet kasvavat vapaasti. Tämä on sama periaate kuin ”syväkivien” muodostumisessa, jossa magma jäähtyy hitaasti pitkän ajan kuluessa syvällä maan alla, jolloin atomit voivat kasvaa suuriksi.

Vinkkejä tämän kokeen onnistumiseen tunnilla

• Ennen koetta kysymällä: ”Millaisia kiviä luulet syntyvän, jos jäähtymistapa on erilainen?” kannustetaan oppilaita tarkkailemaan kokeilua tavoitteellisesti.
• Tämä koe on valmisteluista siivoukseen saakka täysin tarkkailtavissa oppitunnin aikana (40-50 minuuttia).

Mitä pidit tästä? Pienellä valmistelulla ja muutamalla menettelyvinkillä voit toistaa magmakiven muodostumisen kaltaisen, maapallon mittakaavan ilmiön petrimaljassa vaikuttavalla tavalla. Tämä koe, joka herättää oppilaiden ”ahaa!” -elämyksiä ja älyllistä innostusta, kumoa varmasti mielikuvan ”luonnontieteen kokeet vaativat vaikeita välineitä”. Sisällytä se ehdottomasti luonnontieteen hauskaan opetukseen!

Tiedustelut ja pyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta helpommin lähestyttävää! Olen koonnut selkeästi hauskoja tiedekokeita, joita voi tehdä kotona, ja vinkkejä niiden onnistumiseen. Etsi rohkeasti lisätietoja!
・Tietoja ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta, löydät täältä
・Erilaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedekurssit, TV-ohjaus, esiintymiset jne.) löydät täältä
・Artikkelipäivitykset julkaistaan X:ssä!

Tieteen idea -kanavalla on kokeiluvideoita!