鉄と炭でホッカホカ！カイロのしくみを自作で学ぼう（発熱反応）
化学カイロのしくみを“実感”する実験！〜鉄と炭で温まる科学〜
冬の寒い時期、生徒たちがこぞって使う「使い捨てカイロ」。でも、その中で起きている化学反応まで知っている生徒はどれほどいるでしょう？今回は、そのカイロの中身を自作し、温度変化を測定するという、手軽でかつ知的好奇心をくすぐる実験をご紹介します。
実際に行ってみると、生徒の集中力も高く、「本当に温まってる！」「湯気が出た！」という声が教室にあふれました。温度が上がるという目に見える現象が、鉄の酸化という目に見えない化学反応とつながる、まさに“体感型”の授業です。
■ 実験のねらい
• 使い捨てカイロの仕組みを理解する
• 酸化反応（発熱反応）の実例を体験する
• 温度変化を計測し、グラフ化する技能を育成する
■ 準備するもの（1班あたり）
材料・器具 数量・備考
鉄粉（300メッシュ） 約4g
（硫化水素の実験でも使ったものです）。
活性炭 約2g
食塩水（3％） 3cm³、コマゴメピペットで計量
紙コップ 1個（小さめのもの）
温度計 1本
ガラス棒 1本
薬包紙 適量、生徒の配布用に
※鉄粉や活性炭は、事前に前・後方にブースを設けて配布するとスムーズです。
■ 実験の手順
① 鉄粉4gと活性炭2gを測り取り、紙コップに入れてガラス棒でよく混ぜます。
（この実験は時間に余裕があるので、生徒に測りとりからやってもらいました）
② 食塩水3cm³を加え、すぐにガラス棒でかき混ぜます。
※鉄の酸化反応には塩分と水分が必要です。
③ 温度計を指し、1分ごとに温度を記録。10分間測定し、グラフにします。
※途中で混ぜ続ける班の方が温度上昇が顕著でした。
■ 実験結果と観察ポイント
班によっては最高80℃近くまで温度が上昇。湯気のようなものが見える場面もありました。予備実験時（教師側）では50℃程度だったため、生徒の方が「かき混ぜながら測る」など、よく工夫していたことがわかります。
■ 使用後の処理方法
反応が落ち着くまで紙コップごと保管し、後日まとめて回収・廃棄します。
※反応中の廃棄は危険なので、必ず冷却を待ってから。
■ 化学的背景と反応式
実験で起こる主な反応（簡易モデル）：
\[2Fe + O_2 \rightarrow 2FeO\]
実際のカイロの反応（より正確な式）：
\[Fe + 3/4O_2 + 3/2H_2O → Fe(OH)_3 + 熱エネルギー\]
鉄の酸化に加え、水分が関与することで水酸化鉄が生成される発熱反応です。こちらが売られていたホッカイロの成分です。
本物のカイロには、鉄粉・水・活性炭・バーミキュライト、木粉、塩類、吸水性樹脂 が入っています。これらの成分が入ることで反応速度を弱めて、長く暖かくなるように工夫されているようです。
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