Syömäpuikoista ilotulitteita? Kokeile Edo-kauden tiedettä valmistamalla oma ”senko hanabi” -ihmevalo (musta ruuti ja kuivatislaus)

Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on kokeilupäivä!

※　Tee kokeilu aina yhdessä huoltajan tai muun aikuisen kanssa. Käytä suojalaseja ja huolehdi turvallisuudesta esimerkiksi pitämällä vettä saatavilla.

【Artikkeli on saatavilla myös radio-ohjelmana!】

Kesäillan hämärässä kuuluu pieniä poksahduksia ja näkyy herkkiä valonvälähdyksiä. Japanilaisen senkō-hanabin eli tähtisadetikun kauneus sopii täydellisesti kesäiltaan. Mutta tiesitkö, että näiden pienten kipinöiden taustalla on sekä Edo-kaudelta periytyvää tietotaitoa että hämmästyttävän tarkasti eteneviä kemiallisia reaktioita?
Tällä kertaa emme kuitenkaan tyydy vain ihailemaan kaupasta ostettuja ilotulitteita. Tutustumme siihen, miten tällaisen pienen ilotulite-elämyksen taustalla oleva tiede toimii. Tavallinen puinen syömäpuikko voi muuttua kemiallisten prosessien kautta hiileksi, ja lopputuloksena syntyvä kipinä näyttää lähes taikuudelta. Tutkitaan yhdessä, mitä tämän ilmiön taustalla tapahtuu!

Haluaisitko tehdä kesäillasta vieläkin erityisemmän?

Käsintehty senkō-hanabi on kiehtova esimerkki siitä, miten kemia ja perinteinen käsityötaito kohtaavat. Sen valmistuksessa käytetään hiiltä sekä erilaisia hapettavia ja palamista edistäviä aineita. Näiden aineiden ominaisuuksien ansiosta syntyy ilotulitteille tyypillisiä kirkkaita kipinöitä.
Prosessi voidaan jakaa karkeasti kahteen vaiheeseen. Ensin puumateriaalia kuumennetaan hapettomissa olosuhteissa, jolloin siitä muodostuu hiiltä. Tämän jälkeen hiilen ja muiden kemiallisten aineiden ominaisuuksia voidaan tarkastella ja pohtia, miten ne vaikuttavat palamiseen ja kipinöiden syntymiseen.
Perinteisissä senkō-hanabeissa kipinät voivat muuttua hienovaraisesti esimerkiksi pionin, männynneulasten tai pajun oksia muistuttaviksi muodoiksi. Tässä piilee ilotulitteen viehätys: pieni liekki muuttuu silmiemme edessä jatkuvasti erilaiseksi.

Tieteen resepti

Tarvikkeet: puutikkuja, hiiltä sekä palamiseen vaikuttavia kemiallisia aineita. Rautajauhetta voidaan käyttää joissakin kokeissa kipinöiden vahvistamiseen.
Välineet: kaasupoltin, koeputki, kumitulppa lasiputkella, huhmare ja survin, japanilainen washi-paperi sekä vedellä täytetty astia sammuttamista varten.
Hiilen valmistaminen puumateriaalista on itsessään erittäin opettavainen kokeilu. Jos haluat tutkia ilmiötä helpommin, voit käyttää valmista aktiivihiilijauhetta.

Laadukas aktiivihiili ”Shirasagi”(Amazon)

Myös Rakutenista ja Amazonista löytyy vastaavia hiilijauheita.

amazon（aktiivihiili: jauhe）

Rakuten（Hamppuhiilijauhe 12 g HEMPS）

Puusta hiileksi: hämmästyttävä kuivatislaus

Ensimmäinen vaihe on puumateriaalin kuivatislaus. Siinä ainetta kuumennetaan ilman hapen pääsyä, jolloin se hajoaa lämmön vaikutuksesta uusiksi aineiksi.
Kun puuta kuumennetaan, syntyy muun muassa seuraavia tuotteita:

• Puuhiiili（haihtumaton osa, jäljelle jäävä hiili）
• Puukaasu（palavia kaasuja, kuten vetyä ja metaania）
• Puukreosootti ja puuterva（erilaisia tervamaisia nestemäisiä aineita）
• Puumehu（hapan neste, joka tunnetaan Japanissa nimellä mokusaku-eki）

Kun puumateriaalia kuumennetaan koeputkessa, koeputken suu on asetettava hieman alaspäin. Näin syntyvät nesteet eivät pääse valumaan takaisin kuumalle alueelle ja aiheuttamaan koeputken rikkoutumista.

Kuumennettaessa alkaa muodostua vaaleaa savua eli puukaasua. Kaasu on palavaa, joten tämä kokeilu havainnollistaa hienosti, miten yksi materiaali voi muuttua lämmön vaikutuksesta useiksi erilaisiksi aineiksi.

Kun kaasun muodostuminen loppuu, kuumentaminen lopetetaan. Koeputkeen on jäänyt täysin mustaa, itse valmistettua puuhiiltä.

Hiili voidaan tämän jälkeen jauhaa huhmareessa hienoksi jauheeksi, jolloin sen ominaisuuksia on helpompi tarkastella.

Mustaruudin kemia: miksi aineet palavat niin voimakkaasti?

Mustaruuti on historiallisesti tunnettu seos, jossa polttoaine ja hapetin toimivat yhdessä. Hiili toimii polttoaineena, rikki helpottaa syttymistä ja kaliumnitraatti toimii hapettimena.
Mustaruudin valmistaminen ei kuitenkaan ole turvallinen kotikokeilu. Erityisesti eri aineiden tarkka sekoittaminen ja käsittely voi aiheuttaa tulipalon tai räjähdyksen. Siksi tässä artikkelissa keskitymme ilmiön kemialliseen selitykseen emmekä anna tarkkoja valmistusohjeita tai seossuhteita.

• Hiili: toimii palamisen polttoaineena.
• Rikki: helpottaa seoksen syttymistä.
• Kaliumnitraatti: toimii hapettimena ja mahdollistaa palamisen myös silloin, kun ympäröivää ilmaa on vähän.

Tasaisen harmaa jauhe kertoo, että aineet ovat sekoittuneet tasaisesti. Kemiallisesti tämä on kuitenkin hyvin reaktiivinen seos, joten sen valmistaminen ei kuulu turvallisiin kotikokeisiin.

Käsityötaitoa! Mitä tapahtuu, kun palava aine kääritään washi-paperiin?

Perinteisessä senkō-hanabissa paperilla on tärkeä tehtävä. Paperi pitää palavan aineen koossa ja vaikuttaa siihen, miten palaminen etenee.

Yksi tärkeimmistä asioista on ilman ja materiaalin välinen tasapaino. Paperin muoto ja rakenne vaikuttavat siihen, kuinka nopeasti lämpö ja kaasut pääsevät etenemään. Juuri tämä auttaa synnyttämään ilotulitteille ominaisia erilaisia kipinöitä.

Viimein kipinät! Ihaillaan valoa turvallisesti

Jos käsittelet ilotulitteita, tee se aina turvallisesti ja noudata tuotteen valmistajan ohjeita. Pidä vettä saatavilla ja varmista, että mahdolliset palavat materiaalit voidaan sammuttaa nopeasti.

Onnistuneessa senkō-hanabissa syntyy ensin oranssi ”tulipallo”, josta alkaa levitä hienoja, rätiseviä kipinöitä.

Kun vertailet ilmiötä kaupalliseen ilotulitteeseen (amazon、Rakuten), huomaat helposti eroja kipinöiden koossa, värissä ja muodossa. Teollisesti valmistettujen ilotulitteiden viimeisteltyä laatua on helppo ihailla, mutta myös niiden taustalla oleva kemia on todella kiinnostavaa.

Lisää ilotulitteiden tiedettä

Jos haluat tutkia kipinöitä helpommalla tavalla, ”teippi ja rautajauhe” on mielenkiintoinen demonstraatio. Kun hienojakoista rautaa kuumennetaan, syntyy pieniä kirkkaita kipinöitä. Myös tässä kannattaa käyttää vain turvallisia, valmiiksi suunniteltuja kokeita ja noudattaa niiden ohjeita.

Senkō-hanabin lisäksi on paljon muitakin kokeita, joissa kemiallisia reaktioita voi tarkastella silmin. Esimerkiksi ”käärmeilotulitteet” eli ”snake fireworks” ovat tunnettuja siitä, että pieni määrä materiaalia kasvaa palamisen aikana näyttäväksi mustaksi massaksi. https://phys-edu.net/wp/?p=45850
Myös ilotulitteen ”valon ja äänen välinen viive” on hauska tutkimuskohde. Koska valo kulkee paljon nopeammin kuin ääni, voit käyttää havaittua viivettä etäisyyden arvioimiseen. https://phys-edu.net/wp/?p=43362
Kun katsomme maailmaa tieteen silmin, tavallinen kesäloma alkaa näyttää aivan uudelta. Tutki, ihmettele ja kokeile turvallisesti – silloin kesäillasta voi tulla todellinen oma tiedefestivaalisi!

Japanilainen ilotulite: Higashi-no-senkō, Nagate Botan – Tsutsui Tokimasa Toy Fireworks Factory, valmistettu Japanissa Hinta: 660 jeniä (sisältää veron, toimituskulut erikseen) (12.7.2022) Osta Rakutenista

Tietoa ”Kagaku no Neta-chō” -sivustosta

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta helposti lähestyttäviä! Sivustolla esitellään kotona tehtäviä hauskoja tiedekokeita ja annetaan käytännön vinkkejä niiden onnistumiseen. Tutustu sivustoon ja kokeile etsiä erilaisia aiheita! ・Tietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löytyy täältä ・Erilaiset yhteistyö- ja työpyynnöt（kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot, TV-ohjelmien tieteellinen valvonta ja esiintyminen）löytyvät täältä ・Artikkelien uusimmat päivitykset julkaistaan X-palvelussa! Seuraa sivustoa ja pysy ajan tasalla.

NEW　分解問題集　理科

• ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。

７・８月のイチオシ実験！

夏でプシュッと爽やか実験！

小型で持ち帰れるよ！ペットボトルロケットを作ろう！

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• ７月３０日（水）科学監修「TIF presents ONE SONG FES」（フジテレビ） 26:15~27:15
• 12月26日（土）　ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催

書籍のお知らせ

• 『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。

各種SNS（更新情報をお届け！）

【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook　【英語】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。