Termiittireaktio paljastaa kemian voiman – hapettuminen, pelkistyminen ja valtava lämpö (Alumiini vie hapen!)

Olen Ken Kuwako, tiedevalmentajasi. Jokainen päivä on uusi koe.

【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radiona!】

Silmiesi edessä leimahtaa häikäisevä välähdys, ja hetkessä rauta sulaa silmiesi alla oranssina hehkuvaksi virraksi… Kuulostaako jännittävältä? Tänään tutustumme termiittireaktioon. Se on koe, jossa rautaoksidi ja alumiinijauhe sekoitetaan keskenään ja sytytetään. Tuloksena on dramaattinen kemiallinen reaktio, joka synnyttää aitoa rautaa vapauttaen samalla valtavasti lämpöä ja valoa. Ilotulituksen lailla loistava energia jättää lähtemättömän vaikutuksen niin oppilaisiin kuin jokaiseen tieteestä innostuneeseen.

Jotta koe onnistuisi ja se olisi turvallista toteuttaa, tarvitaan huolellista valmistelua ja muutamia niksejä. Vaivannäkö kuitenkin palkitaan upealla elämyksellä. Tässä on tiedekerhomme seikkaperäinen raportti siitä, miten termiittireaktio toteutetaan käytännössä!

Mitä on termiittireaktio? Kemiallinen näkökulma

Yksinkertaisesti sanottuna termiittireaktio perustuu alumiinin kykyyn ryöstää happea muilta aineilta. Tarkastellaanpa tätä ”happisotaa” kemiallisen reaktioyhtälön avulla.

Tämä yhtälö kertoo dramaattisesta muutoksesta, joka tapahtuu, kun rautaoksidi (raudan ja hapen yhdiste) ja alumiini kohtaavat.

Alumiinilla on valtava hinku sitoutua hapen kanssa. Rautaoksidissa taas rauta pitää hapesta kiinni, mutta kun seokseen tuodaan tulta, alumiini ”varastaa” hapen väkisin raudalta. Tämän seurauksena happensa menettänyt rauta erottuu puhtaaksi raudaksi, ja alumiini muuttuu alumiinioksidiksi. Tässä kamppailussa vapautuu niin valtava määrä energiaa, että puhutaan eksotermisestä reaktiosta, jonka lämpötila nousee yli 2000 celsiusasteeseen! Tätä valtavaa kuumuutta on hyödynnetty historiassa muun muassa suurten laivojen osien hitsaamiseen, ja nykyäänkin sitä käytetään esimerkiksi rautatiekiskojen liittämisessä.

Tiedekerhon testi: Valmistelut ja ohjeet

Kokeilimme tätä raudan alkemiaa tiedekerhon oppilaiden kanssa. Tässä ovat onnistumisen salaisuudet:

Tarvittavat välineet

• Rauta(III)oksidi: Ruosteenruskeaa jauhetta.

Alumiinijauhe: Tällä kertaa teimme jauheen itse silppuamalla alumiinifoliota erittäin hienoksi. Magnesiumnauha: Toimii tehokkaana sytytyslankana. Keitinnokka: Pohjalla on vettä, jotta se ottaa vastaan putoavan sulan raudan. Kolmijalka ja kuumennuskolmio: Tukevat reaktioastiaa. Sanomalehtiä: Kastellaan vedellä ja levitetään pöydälle kipinäsuojaksi. Sytytin: Magnesiumin sytyttämiseen. Alasin ja vasara: Syntyneen raudan kiillon tarkistamiseen. Magneetti: Maaginen väline, jolla todistamme, että syntynyt aine on todellakin rautaa. Suojavarusteet: Suojalasit ovat pakolliset. Turvallisuus ennen kaikkea!

Kokeen vaiheet

Seoksen kultainen suhde

Sekoitetaan rauta(III)oksidia ja alumiinijauhetta massasuhteessa noin 3:1. Käytimme tarkalleen 1,6 g rautaoksidia ja 0,6 g alumiinijauhetta. Tasainen sekoittaminen huhmareessa on avain onnistumiseen. Alumiinifolion hienontaminen käsin on vaivalloista, mutta juuri tämä huolellisuus takaa hienon reaktion.

Laitteiston pystytys

Käytetään kahta suodatinpaperia päällekkäin. Ensimmäinen kastellaan vedellä, jotta se ei pala heti puhki. Asetetaan paperit kolmijalan päälle ja kaadetaan seos sisään. Alle sijoitetaan vedellä täytetty keitinnokka odottamaan hehkuvaa rautaa. Ensimmäinen kokeilu kannattaa tehdä ulkotiloissa.

Sytytyslangan asennus

Työnnetään magnesiumnauha pystyyn seoksen keskelle. Jätetään nauha riittävän pitkäksi, jotta ehtii perääntyä turvallisen välimatkan päähän.

H-hetki: Sytytys!

Tarkistetaan vielä kerran, ettei lähellä ole mitään syttyvää. Kaikilla suojalasit päähän ja askel taaksepäin! Sytytetään magnesiumnauhan pää. Kipinöivä valo etenee kohti seosta…

Kun tuli saavuttaa seoksen, kuuluu voimakas suhina ja ilmoille sinkoutuu valtava määrä kipinöitä ja sokaisevaa valoa! Se on kuin pieni tulivuorenpurkaus. Oppilaiden ihastuneet huudahdukset täyttävät tilan.

Katsokaa tarkasti – jotain putosi veteen.

Tässä se on: vastasyntynyt rauta. Muoto on hieman epämääräinen, mutta keskellä näkyy hauska reikä sytytyslangan jäljiltä.

Raudan paljastaminen

Odotetaan kärsivällisesti aineen jäähtymistä (muista, että 2000 asteen jälkilämpö on vaarallinen – älä koske heti!). Kun kappale on jäähtynyt, se nostetaan alasin päälle ja sitä napautetaan vasaralla. Pinnalla oleva hapettunut kerros irtoaa, ja alta paljastuu kaunis metallinen kiilto. Lopuksi viedään magneetti lähelle ja… naks! Magneetti tarttuu siihen lujasti. Todiste on selvä: jauheista on syntynyt ehtaa metallia.

Termiittireaktio ei ole vain hieno show. Siihen tiivistyy kemian ydin.

• Hapettuminen ja pelkistyminen: Tämä on paras tapa havainnollistaa redox-reaktiota, jossa happi siirtyy aineelta toiselle.
• Energian visualisointi: Näet omin silmin, kuinka valtava määrä lämpöenergiaa vapautuu kemiallisten sidosten muuttuessa.
• Aineen muodonmuutos: Ruskean ja hopeisen jauheen sekoituksesta syntyy jotain aivan uutta. Tämä dramaattinen muutos on kemian suurin viehätys.

Kunhan turvallisuudesta pidetään huolta, suosittelen lämpimästi kokeilemaan tätä tai näyttämään kokeen muille. Elävä kokemus muuttaa oppikirjan tekstin värikkääksi tiedoksi. Katso myös video suuremman mittakaavan tiedeshow’sta!

Kyselyt ja yhteistyö

Tehdään tieteestä hauskaa ja helposti lähestyttävää! Olen koonnut vinkkejä ja ohjeita kotona tehtäviin kokeisiin – tutustu ja inspiroidu! ・Lue lisää ylläpitäjästä (Ken Kuwako) täältä ・Yhteistyöpyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedepajat jne.) täältä ・Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa!

Tiedevinkkien YouTube-kanavalta löydät lisää 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。