Sekoitus riittää – 80°C!? Paljasta ruostumisen lämpö kotitekoisella kädenlämmittimellä! Opi eksotermisten reaktioiden tiede itse tekemällä

Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Jokainen päivä on kokeilu.

Talven kylmänä päivänä taskuun sujautetun lämpötyynyn hidas, sielua lämmittävä lämpö tuntuu taivaan lahjalta, eikö? Mutta oletko koskaan miettinyt, mitä tuon pussin sisällä oikein tapahtuu?

Todellisuudessa tuo pieni pussi on ”kemian tehdas taskussasi”. Tällä kertaa paljastamme tuon tehtaan salaisuudet ja esittelemme kokeen, jossa voit itse valmistaa kertakäyttöisen lämpötyynyn ja kokea kemian tuottaman lämmön.

【Tämä artikkeli on saatavilla myös radiolähetyksenä】

Kun teen tämän kokeen oppitunnilla, oppilaiden katse muuttuu. ”Se todella lämpenee!” ”Katsokaa, sieltä nousee höyryä!” Sellaiset riemunkiljahdukset kaikuu luokkahuoneessa. Se hetki, kun näkymätön kemiallinen reaktio muuttuu käsin kosketeltavaksi ”lämmöksi”, on paras oppimiskokemus, jota ei pelkistä oppikirjoista löydy.

Lämpötyynyn valmistaminen: Tarvikkeet ja ohjeet

Tavoitteena on ymmärtää kertakäyttöisen lämpötyynyn toimintaperiaate ja kokea, miten ”hapettuminen”-niminen kemiallinen reaktio tuottaa lämpöä (eksoterminen reaktio). Aloitetaan valmistelut!

■ Tarvikkeet (per ryhmä)

• Rautajauhe (300 mesh): noin 4 g (samaa, jota käytimme rikkivedyn kokeessa). Tänään se on pääosassa!
• Aktiivihiili: noin 2 g. Tärkeä apuri, joka auttaa rautaa reagoimaan.
• Suolaliuos (3 %): 3 cm³. Maaginen vesi, joka nopeuttaa reaktiota.
• Paperikuppi: 1 (pieni)
• Lämpömittari: 1
• Lasinen sekoitussauva: 1
• Punnituspaperi: sopiva määrä

鉄粉300メッシュ　【北海道・沖縄県配送不可】

■ Kokeen vaiheet

① Laita 4 g rautajauhetta ja 2 g aktiivihiiltä paperikuppiin ja sekoita hyvin lasisella sauvat niin, että jauheet sekoittuvat tasaisesti.

② Lisää 3 cm³ suolaliuosta ja sekoita välittömästi nopeasti lasisella sauvat. Kemiallinen reaktio alkaa!

③ Työnnä lämpömittari seokseen ja kirjaa lämpötila minuutin välein. Mittaa 10 minuuttia ja yritä piirtää muutoksesta kuvaaja.
Vinkki: Sekoita välillä, jotta saat ilmaa (happea) seokseen, mikä nostaa lämpötilaa tehokkaammin.

80 °C Vain Sekoittamalla!? Kemian ”Kuuma” Salaisuus Paljastuu

Kokeessa joidenkin ryhmien lämpötila nousi jopa lähes 80 °C:een, ja innostus oli huipussaan höyryn noustessa kupista! Tämä todistaa, että paperikupin sisällä tapahtuu ”raudan hapettuminen” eli ”raudan nopea ruostuminen”. Raudalla on ominaisuus vapauttaa lämpöä, kun se yhdistyy ilman hapen kanssa ja ruostuu. Lämpötyynyn lämpöisyyden salaisuus piilee juuri tässä kemiallisessa reaktiossa.

4Fe + 3O₂ + 6H₂O ⟶ 4Fe(OH)₃ + Lämpöenergia

Tämä kemiallinen kaava saattaa näyttää monimutkaiselta, mutta ajattele sitä tarinana lämpötyynyn ”Tähtijoukkueen” toiminnasta:

• Rautajauhe (Fe): Päähenkilö. Energian lähde, joka vapauttaa lämpöä yhdistyessään hapen kanssa.
• Happi (O₂): Kaveri. Tulee ilmasta ja reagoi raudan kanssa.
• Vesi (H₂O) ja Suolat: Apujoukot. Toimivat katalyytteinä, jotka kiihdyttävät raudan ja hapen reaktiota huimaan vauhtiin. Lämpötilan nousu heti suolaveden lisäämisen jälkeen on heidän ansiotaan.
• Rautahydroksidi (Fe(OH)₃): Lopputuote. Eräänlainen ”ruoste”, joka syntyy raudan, hapen ja veden yhdistyessä. Lämmintä energiaa syntyy tämän aineen muodostuessa.

Lisäksi kaupallisissa lämpötyynyissä on vielä enemmän ovelia ratkaisuja:

• Aktiivihiili: Superapulainen. Sen pinnalla on lukemattomia pieniä reikiä, jotka sitovat itseensä suuria määriä ilman happea. Sen tärkeä tehtävä on kerätä happea raudan ympärille, jotta reaktio jatkuu pitkään ja tehokkaasti.
• Vermikuliitti, puujauhe ja vettä imevä hartsi: Säätelijät. Ne lisäävät kosteuden säilyvyyttä pidentäen reaktiota ja auttavat levittämään syntyneen lämmön tasaisesti koko tyynyyn. Heidän ansiostaan lämpötyyny ei kuumene liian nopeasti, vaan säilyttää lämpönsä pitkään.

Lupaus turvallisesta hauskanpidosta

Tämä koe on suhteellisen turvallinen, mutta rautajauhe kuumenee hapettuessaan. ÄLÄ MISSÄÄN TAPAUKSESSA heitä kuppia roskakoriin ennen kuin reaktio on päättynyt ja seos on täysin jäähtynyt. Kokeen jälkeen säilytä paperikuppi turvallisessa paikassa ja hävitä se seuraavana päivänä opettajan ohjeiden mukaan. Vain yhteen kertakäyttöiseen lämpötyynyyn on piilotettu näin paljon tieteellistä oivallusta ja keksinnöllisyyttä. Kun kysyt itseltäsi ”Miksi?” arjen esineistä, maailma alkaa näyttää paljon mielenkiintoisemmalta.

Tiedustelut ja pyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta helpommin lähestyttävää! Olen koonnut helppoja ja hauskoja tiedekokeita, joita voit tehdä kotona, sekä niiden onnistumisvinkkejä. Selaile rohkeasti lisää!
・Tietoa ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta: täällä
・Erilaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, kokeilupajat, TV-valvonta/esiintymiset jne.): täällä
・Artikkelipäivitykset lähetetään X:ssä!

Kokeiluvideoita on esillä Tieteen Ideakanavalla!

２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！

• 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０

体中に梱包材をはりつけてみよう！

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『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。

講師等・ショー・その他お知らせ

• 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校　講師
• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　サイエンスショー予定
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／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。