Tätä on tiede! Kuparin herättäminen henkiin kuparilevyllä ja syömäpuikoilla – hapettumisen ja pelkistymisen draama

Olen Ken Kuwako, tiedevalmentajasi. Jokainen päivä on kokeilu.

Voitko kuvitella taianomaisen hetken, jolloin täysin mustaksi paahtunut metalli palautuu silmänräpäyksessä alkuperäiseen loistoonsa? Koulun kemianluokasta tuttu kupari on todellinen muutosten mestari. Tänään sukulaisemme hapen ja vedyn väliseen jännittävään draamaan, jota kutsumme hapettumiseksi ja pelkistymiseksi.

Hapettuminen: Kaunis kupari muuttuu sysimustaksi!

Tämä kokeilu tehtiin eräällä valinnaisella tiedetunnilla, ja täytyy sanoa, että oppilaiden mukana minäkin hihkaisin innosta nähdessäni muutoksen voimakkuuden.

Koe on hyvin yksinkertainen. Otetaan kauniin punaruskea kuparilevy – juuri sellainen kuin kymmenen jenin kolikko – ja kuumennetaan sitä kaasupolttimella. Samassa tuo upea kiilto katoaa ja pinta muuttuu täysin mustaksi. Tämä johtuu siitä, että lämpö saa kuparin reagoimaan kiivaasti ilmassa olevan hapen kanssa, jolloin syntyy uutta ainetta: kuparioksidia (CuO). Tätä ilmiötä kutsutaan hapettumiseksi.

Kemiallisena kaavana reaktio näyttää tältä:

Pelkistyminen osa 1: Sateenkaaren paluu syömäpuikolla

Nyt alkaa taikuus! Asetetaan tämän mustan kuparioksidin päälle tavallinen puinen syömäpuikko.

Katsohan! Puikon kosketuskohdasta alkaa pilkistää tuttu, kirkas punaruskea kupari.

Tämä johtuu siitä, että puun sisältämä hiili suorastaan varastaa hapen kuparioksidilta. Hämmästyttävintä on kuitenkin hetki, jolloin puikko nostetaan pois. Pinta välkähtää hetken sateenkaaren väreissä ennen kuin se reagoi uudelleen ilman hapen kanssa ja tummuu takaisin. Luokkahuone täyttyi ihastuneista huudoista, kun värit elivät silmien edessä.

Reaktioyhtälönä se menee näin:

2CuO + C → 2Cu + CO₂

Pelkistyminen osa 2: Silmänräpäyksellinen taika vedyssä

Seuraavaksi vuorossa on pelkistyskoe vedyllä. Tällä videolla esiintyvän naisen aito ja iloinen reaktio tiivistää täydellisesti sen, miksi kemia on niin hauskaa. Katso ja hämmästy itse!

Kokeessa kierteelle käännetty kupari (Cu) kuumennetaan mustaksi ja työnnetään sitten koeputkeen, joka on täynnä näkymätöntä vetykaasua (H₂).

Ja hups… aivan kuin taikaiskusta, musta muuttuu välittömästi takaisin kauniiksi punaiseksi kupariksi!

Kamppailu hapesta: Pelkistymisen taistelu

Miksi väri palautui niin nopeasti? Kyseessä on kiivas taistelu hapesta eri aineiden välillä.

Vedyllä ja hiilellä on paljon kovempi hinku yhdistyä happeen kuin kuparilla. Kun ne pääsevät lähelle mustaa kuparioksidia, ne repivät hapen väkisin itselleen muodostaen vettä (H₂O) tai hiilidioksidia (CO₂). Kun kuparioksidi menettää happensa, se muuttuu takaisin puhtaaksi kupariksi. Tätä reaktiota, jossa happi poistetaan oksidista, kutsutaan pelkistymiseksi.

Tässä reaktio kaavana:

Pelkistyminen pyörittää maailmaamme

Tämä pelkistysreaktio ei ole vain kiva temppu luokkahuoneessa, vaan se on koko sivilisaatiomme perusta.

Ajatellaanpa vaikka rautaa, jota tarvitaan rakennuksiin ja autoihin. Luonnossa rauta esiintyy rautamalmina, eli hapen kanssa sitoutuneena rautaoksidina. Vain lisäämällä siihen hiiltä ja poistamalla hapen (pelkistämällä), saamme käyttöömme vahvaa, puhdasta rautaa. Pienestä kuparikokeesta johtaa suora linja valtaviin terästehtaisiin.

Kokeile itse: Tee omat hiilet ja pelkistä kuparia!

Kouluissa kuparioksidin pelkistämiseen käytetään yleensä puuhiiltä. Voit ostaa valmista hiilijauhetta, mutta on paljon hauskempaa valmistaa se itse syömäpuikoista. Katso tästä:

成功のコツは混ぜ方にあり！大豆サイズの銅が！（酸化銅の還元実験）

Itsetehty hiili on usein erittäin tehokasta, ja sen avulla kuparista saa todella kirkasta ja kiiltävää. Valmistus on helppoa.

Laita syömäpuikon palasia tiiviisti teräksiseen tölkkiin. Kuumenna tölkkiä kaasupolttimella. Terästölkki kestää kuumuutta erinomaisesti ilman, että siihen tulee reikiä.

Ole tarkka, ettei puu pääse palamaan vapaasti liekillä. Prosessissa syntyy savua ja puukaasua, joten tee tämä vetokaapissa tai hyvin tuuletetussa tilassa. Jos puukaasu syttyy palamaan tölkin suulla, puhalla se sammuksiin, jotta puu hiiltyy eikä pala tuhkaksi.

Kuumenna noin 35 minuuttia, anna jäähtyä ja ota upeat hiilet ulos! Jauha hiili morttelissa ja sekoita se huolellisesti kuparioksidiin.

Kun oppilaat tekivät tämän, tulokset olivat huikeita – joissakin ryhmissä syntyi näin upeaa kuparia!

Eikö olekin upeaa!

Seuraavan kerran kun näet metalliesineen, mieti hetki: onko se parhaillaan hapettumassa, vai onko se kenties syntynyt suuren pelkistysdraaman kautta?

Yhteydenotot ja tiedustelut

Tiedon ja kokeilun iloa kaikille! Blogistani löydät vinkkejä kotona tehtäviin kokeisiin ja tieteen ihmeisiin. Tutki rohkeasti!

・Tiedeblogini on nyt myös kirjana! Katso lisää täältä. ・Lisää minusta, Ken Kuwakosta, löydät täältä. ・Yhteistyöpyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedepajat jne.) täältä. ・Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa!

Tieteen niksikanavalla julkaistaan uusia koevideoita!

３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

テレビ番組・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。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

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・ショー・その他お知らせ

• 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）　秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
• 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。