Tervehdys! Olen Keni Kuwako, tiedekouluttaja. Arki on yhtä jatkuvaa kokeilua.

【Tämä artikkeli on saatavilla myös radiolähetyksenä!】

Raudan ja rikin sekoittaminen ja kuumentaminen rautasulfidin valmistamiseksi – tämä ”sulfidoitumis”-koe on varmasti tuttu jokaiselle luonnontieteiden opettajalle. Tulivuorien luvatussa maassa, Japanissa, on tärkeää, että opiskelijat saavat kokea rikkivedyn hajun. Joillakin kuumilla lähteillä mädänneen kananmunan tuoksu on arkipäivää, ja itse (olen kotoisin Gunman prefektuurista) koen sen tuoksun jopa hieman nostalgiapitoisena.

Valitettavasti tästä kokeesta raportoidaan onnettomuuksia vuosittain eri puolilla maata. Jos opettajat eivät ole tarkkana, on mahdollista, että koe kielletään kokonaan. Pelkkä haku sanoilla ”rikkivety onnettomuus” tuo esiin lukemattomia kauhistuttavia tapauksia. Erityisen ongelmallista on rikkivedyn tuottamistapa. Vaikka opettajat antavatkin tarkat ohjeet, monesti käy niin, että joku oppilas ei kuuntele ja kaataa happoa vähän liikaa. Yksikin onnettomuus on kuitenkin kokonaan opettajan vastuulla. Ja mitä enemmän opettaa, sitä enemmän huomaa, että kokeessa on monia pieniä yksityiskohtia, joiden laiminlyönti voi johtaa vakaviin ongelmiin, vanhempien yhteydenottoihin ja jopa opetuksen keskeytymiseen, mikä taas estää oppimisen.

6 henkilöä evakuoitiin rikkivedyn vuoksi kokeessa – miksi tällaisia vaarallisia kokeita yhä tehdään?
Lähde: TV Asahi News (2025/05/13)

Kuumennuksen aikana tapahtuva, raudan ja rikin välinen hehkuva reaktio on unohtumaton ”tiede-elämys” opiskelijoille. Se on kaunis ja jättää pysyvän muistijäljen. Mikä parasta, hajuaistin käyttäminen oppimisessa tekee kokemuksesta vieläkin mieleenpainuvamman ja auttaa ymmärtämään elintärkeitä asioita (kuten sen, että rikkivety on vaarallinen kaasu). Siksi kokeen suorittaminen vaatii äärimmäistä tarkkaavaisuutta: sen on oltava oikeaoppinen, turvallinen ja varma. Tässä artikkelissa jaan 13 tärkeää turvallisuusvinkkiä, joita itse käyn läpi joka vuosi omilla tunneillani. Mukana ovat myös ohjeistusslidet, joita näytän opiskelijoille. Käytä niitä vapaasti!

【Tässä ovat myös ohjeslidet, joita käytän opetushetkellä.】

【Olen luonut myös radio-ohjelman opiskelijoiden varoittamiseksi. Voit kuunnella sen täältä.】

Äänitiedosto täältä (MP3)

Itse suoritan aina useita harjoituskokeita ennen varsinaista tuntia. Onneksi olen tähän asti selvinnyt ilman suuria onnettomuuksia, mutta opetus on aina ollut mielessäni.

Tässä esitetyt menetelmät on suunniteltu turvallisuus etusijalla, ja ne ovat vain yksi esimerkki. Esimerkiksi oppikirjoissa voi olla erilaisia ohjeita, kuten teräsvillan käyttö. Valitse paras tapa oman koulusi varusteiden ja ohjeiden mukaan.

Jos mietit, voitko käyttää valokuvia tai dioja omassa opetuksessasi, vastaus on ehdottomasti kyllä. Kaikki tällä sivulla oleva materiaali on vapaasti käytettävissä. Toivottavasti se auttaa sinua luomaan entistä turvallisempia ja tehokkaampia oppitunteja.

Olen osallistunut turvallisuuteen liittyvän opetusmateriaalin, Rauta ja rikki -lautapelin, kehittämiseen Hina Morishigen kanssa. Se on hauska tapa oppia oikeita asioita, ja se sopii erinomaisesti käytettäväksi ennen varsinaista koetta. Voit ladata sen ilmaiseksi täältä: Kokeile ihmeessä!

Kokeen suorittaminen

Vaihe 0: Ilmoita asiasta etukäteen ja laita ilmanvaihto päälle!

Ilmoita koulun terveydenhoitajalle ja luokanvalvojalle etukäteen kokeesta. Näin he tietävät tilanteen, jos jotain sattuu. Muista myös pyytää oppilaita tuomaan mukanaan suojalasit ja laboratoriotakki.

Aika usein kiireessä muistaa avata ikkunat, mutta unohtaa käynnistää ilmanvaihtokoneen.

VINKKI 0: Ilmoita kokeesta etukäteen terveydenhoitajalle ja luokanvalvojalle.

VINKKI 1: Käynnistä ilmanvaihto heti ensimmäiseksi, jotta se ei unohdu kiireen keskellä.

Vaihe 1: Sekoita rauta- ja rikki jauhe (7,0 g rautaa, 4,0 g rikkiä)

Opettajan tulee valmistella rauta- ja rikkijauheet etukäteen (7,0 g rautaa, 4,0 g rikkiä), koska 50 minuutin oppitunti ei riitä kokeen suorittamiseen. Oikea annostelu on tärkeää. Erityisesti liiallinen rikki saattaa aiheuttaa rikkihöyryä. Tämän vaiheen valmistelu on joka vuosi melkoinen urakka. Olisi hienoa antaa oppilaiden hoitaa tämä itse, mutta se veisi liikaa aikaa itse kokeesta. Tänä vuonna pyysin tiedekerhon jäseniä auttamaan. Rautajauheen tulee olla vähintään 100-mesh kokoista, sillä 60-mesh jauheella reaktio ei välttämättä onnistu. Tällä kertaa käytin 300-mesh jauhetta.

VINKKI 2: Rautajauheen tulee olla vähintään 100-mesh kokoista!

Tässä linkki Rakutenin kauppaan:

Rautajauhe 300-mesh【Toimitus ei saatavilla Hokkaidon ja Okinawan saarille】

Otan raudan ja rikin huhmareeseen ja sekoitan ne huolellisesti. Olen ostanut eri huhmareet rautasulfidille ja kuparioksidille, jotta niitä ei tarvitse pestä välissä. Näin seuraava ryhmä pääsee jatkamaan suoraan.

Sekoita huolellisesti, kunnes seos on tasaisen harmaata eikä siinä näy keltaisia rikkikokkareita.

VINKKI 3: Sekoita huolella. Jos seos ei ole hyvin sekoittunut, rikki saattaa höyrystyä.

Huom: Rikin sulamispiste on 112°C, kiehumispiste 446°C. Kaasupoltin kuumentaa jopa 1500°C.

Tämä kuva näyttää esimerkin huonosti sekoitetusta seoksesta. Keltaisia rikkikokkareita näkyy. Sekoita, kunnes seos on täysin harmaa.

Vaihe 2: Valmista kaksi alumiinifolio-astiaa ja laita näytteet sisään

Leikkaa alumiinifoliosta noin 5 x 10 cm:n kokoiset palat etukäteen. Käytä kahta yhteen teipattua AAA-paristoa muottina ja kääri folio tiukasti sen ympärille. Paina se kovaa pöytää vasten, jotta siitä tulee tiivis.

Sulje toinen pää ja vedä paristot pois. Tarvitset kaksi tällaista astiaa.

Siirrä näyte apteekkipaperille.

Käytä suppiloa ja siirrä seos alumiinifolioputkiin.

Kun näyte on putkessa, koputtele sitä kevyesti pöytää vasten, jotta ilma poistuu ja jauhe tiivistyy. Älä koputtele liian kovaa, ettei folio repeä. Muista korostaa, että suppiloita ei tarvitse pestä (joten seuraava ryhmä voi käyttää niitä heti).

Vaihe 3: Laita putki koeputkeen ja kuumenna

Ota kaksi näytettä, A ja B. Laita näyte A koeputkeen ja jätä B sivuun vertailua varten. Peitä koeputken yläpää vanulla ja kuumenna alumiinifolion yläosaa. Kun reaktio alkaa, lopeta kuumentaminen ja tarkkaile. Reaktio alkaa yleensä noin minuutissa.

VINKKI 4: Peitä koeputken suu vanulla. Se estää rikkihöyryn ja muiden myrkyllisten aineiden karkaamisen.

Kuumenna vain alumiinifolion yläosaa. Älä kuumenna alaosaa. Syynä on se, että reaktion ja polttimen kuumuus voi helposti särkyttää koeputken, ja jos kuumennat alhaalta, pohja voi pudota kokonaan pois. Kuumennettaessa ylhäältä koeputki myös pysyy puhtaampana, jolloin se on helppo käyttää uudelleen (itse pystyin käyttämään samaa koeputkea neljällä eri luokalla).

VINKKI 5: Kuumenna alumiinifolion yläosaa.

VINKKI 6: Pidä koeputken pidikkeestä kiinni koeputken yläosasta, älä koskaan pidikkeen kärkiosasta. Tämä estää pidikkeen vahingossa avautumisen.

Kun reaktio on alkanut, voit ottaa sen pois liekistä. Reaktiot etenevät itsestään, näyttäen aivan ilotulitukselta! Reaktio on myös hidas, joten sen tarkkailu on helppoa.

VINKKI 7: Sammuta kaasupoltin. Anna opiskelijoiden keskittyä reaktioon. Tämä on kokeen huippuhetki.

VINKKI 8: Varmista, ettei kukaan laita kättään koeputken alle.

Jäähdytä koeputkea kädellä hieman pidikkeestä, ja laita se sen jälkeen tyhjälle huhmareen päälle jäähtymään.

Jäähdytyksen aikana on hyvä pyytää opiskelijoita laittamaan kuumennusvälineet sivuun.

Vaihe 4: Kun näyte A on täysin jäähtynyt, ota se pois koeputkesta ja vertaa sen ominaisuuksia näyte B:hen.

Kun koeputki tuntuu kylmältä märän pyyhkeen läpi (et kuule sihahdusta), kääri se märään pyyhkeeseen ja anna sen jäähtyä kokonaan. Poista vanu ja ota näyte pois.

Lähennä magneettia.

VINKKI 9: Ferriittimagneetti toimii hyvin, mutta neodyymimagneetti voi tarttua myös rautasulfidiin, vaikkakin heikommin. Korosta eroavuutta magneettien toiminnassa.

Vaihe 5: Laita pieni pala (1–2 mm) näytettä petrimaljaan, lisää 3 tippaa suolahappoa pienestä pullosta ja haista syntyvä haju varovasti kädellä viuhduttamalla.

Tämä on se hetki, jolloin myrkytysriski on suurin! Se on myös tilanne, jossa onnettomuuksia tapahtuu eniten. Tarkista ilmanvaihto uudelleen, avaa ikkunat ja luokan ovet. Korosta moneen kertaan, että vain pieni pala näytettä ja vain 3 tippaa suolahappoa. Jos oppilas ei kuuntele, hän voi helposti kaataa happoa liikaa.

Pienet pullot estävät liiallisen annostelun. Mutta ole tarkkana, ettei joku oppilas avaa korkkia! Opettajan on parasta kaataa happo itse.

VINKKI 10: Avaa ovet ja ikkunat ilmanvaihdon maksimoimiseksi. Käytä laimennettua (3 %) suolahappoa pienissä pulloissa ja annostele vain 3 tippaa.

VINKKI 11: Ilmoita oppilaille, että he voivat siirtyä ulos, jos he tuntevat pahoinvointia. Kertaa, että kaasu on ilmaa raskaampaa, joten se on vaarallisinta alhaalla. Tämän vuoksi on aina parempi työskennellä seisten.

VINKKI 12: Syntyvä kaasu on myrkyllistä. Haistele sitä varovasti viuhduttamalla kättä, älä koskaan laita kasvoja lähelle koeputken suuta tai vedä henkeä syvään. Kun kaikki ovat tunnistaneet hajun, kehota heitä lisäämään vähän vettä reaktion pysäyttämiseksi.

Olen kokeillut myös laittaa rautasulfidipalan koeputkeen ja lisätä suolahappoa, jolloin haju on vaikeammin havaittavissa, koska kaasu on ilmaa raskaampaa. On vaarana, että oppilaat laittavat nenänsä liian lähelle. Tämän vuoksi suosittelen petrimaljamenetelmää.

Puhdista koeputki harjalla. Kaikki lika ei lähde pois, mutta se on ok. Kerää ylijäänyt rautasulfidi ja muut jätteet palamattomaan jätteeseen. Älä kaada mitään viemäriin. Koeputket voi käyttää uudelleen, jos niissä ei ole säröjä.

VINKKI 13: Kerää kaikki ylimääräinen materiaali talteen. Älä kaada niitä viemäriin. Opettajan tulee olla tarkkana materiaalien käsittelyssä.

Opettajan on oltava erittäin varovainen jätteiden käsittelyssä. On raportoitu tapauksia, joissa kemikaalit ovat aiheuttaneet tulipaloja koulun kemianluokissa, ja on hyvin mahdollista, että se on johtunut rauta- ja rikkiseoksen syttymisestä.

理科室のごみ箱から出火！？―「実験後」に気をつけたい“熱の残り火”（実験事故ニュース）

Toinen menetelmä (viitteeksi)

Voit myös kuumentaa näytettä suoraan ilman koeputkea. Tein tätä itse muutaman vuoden. Reaktio on selkeämmin nähtävissä, mutta tällöin oppilaat saattavat tuoda kasvonsa liian lähelle ja hengittää rikkihöyryjä. Turvallisuussyistä suosittelen vanukorkkimenetelmää.

Joissakin oppikirjoissa on myös esitetty menetelmä, jossa käytetään teräsvillaa. Se näyttää tältä:

Aiheeseen liittyvä materiaali

Yhteydenotto ja kyselyt

Teen tiedeihmeistä ja hauskasta fysiikasta helposti lähestyttävää! Sivuillani on paljon vinkkejä hauskoihin kotikokeisiin.
・Lisätietoja minusta, Keni Kuwakosta, löydät täältä.
・Erilaiset toimeksiannot (kirjoittaminen, luennot, tiedepajat, TV-konsultointi, TV-esiintymiset jne.) täältä.
・Päivitän artikkeleita X:ssä!

Tiede-ideat -kanava jakaa kokeiluvideoita!