受験生が必携の「カイロ」使用後の意外な活用術 袋を開けるとなぜ温まるか、メカニズムも解説

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さて、使い捨てカイロはなぜ温かくなるでしょうか。この理由を、多くの方は「鉄が入っているから」と答えます。そのとおりですが、そこから先のメカニズム、また、この現象と同じ身近な化学につては意外と知りません。

鉄を濡れたままに放置すると錆びついてしまうことは、例えば、出刃包丁を使ったときなどによく経験します。鉄は錆びますが、鉄の棒を水に浸して観察すると、水の中に浸かった部分より、空気との境界部分で最も錆びついていることがわかります。このように、鉄は水の助けにより空気中の酸素と反応して、最終的(鉄の酸化物は色々な形が知られています)には酸化第二鉄(Fe2O3)とります。これが赤褐色の錆です。

少し脱線しますが、この赤褐色の酸化第二鉄は弁柄(べんがら)と呼ばれ、人類になじみ深い顔料(着色に用いる粉末で水や油に不溶のもの)です。身近なものでは、漆の椀、化粧品、神社や仏閣の彩り、樹脂、インキ、フィルムの着色剤をはじめ、道路や遊歩道の赤アスファルト舗装、鉄骨の錆止め塗装、赤レンガなど、また、磁気テープ、テレビ、電話、コンピューターのエレクトロニクス材料に使われています。

この鉄の酸化反応は基本的に発熱反応(鉄1原子当たり96Kcalの発熱)ですが、錆びるスピードが極めて遅いため熱として感じることはありません。しかし、この錆びるスピードを速くすると熱として感じることができます。使い捨てカイロはこの原理をうまく利用したものです。

市販の使い捨てカイロは、外袋は空気を通さないプラスチックで、内袋は空気を通す不織布(繊維を熱・機械的または化学的な作用によって接着または絡み合わせる事で布にしたもの、布は繊維を糸にして織ったもの)で作られており、内袋の中には鉄、水(鉄の錆を促進する)、活性炭(微空間に酸素を取り込む)、食塩(鉄の酸化を速める)、高分子吸収剤(食塩水の保持)、バーミキュライト(観葉植物の保水土、微空間に水を保水しサラサラにする)が入っています。

使用後に中身を確認。鉄粉にさまざまな物質が混ざっていた(写真:AERA.dot)

このように市販のカイロにはいろいろなものが入っていますが、これは酸化反応が一気に起こると熱すぎるし、ゆっくり起これば暖かくなりませんので、これをコントロールするためです。この使い捨てカイロは、安価で使いやすいことなどから現在カイロの主流となっています。

化学実験のようですが、還元鉄(鉄粉を活性にしたもので、市販されている)、水、食塩、活性炭を使って、家庭でもカイロを作ることが可能です。ガラス容器の底がかなり熱くなります。

「食べられません」の袋が熱い理由

食品の袋の中に、「食べられません」と書かれた小さな袋をよく見かけます。これは酸素吸収剤・脱酸素剤で、三菱ガス化学のAgeless(歳を取らない)が有名です。食品は酸素により酸化反応を受けて、その品質が劣化しますので、酸素を取り除けば食品の日持ちがよくなるわけです。

この脱酸素剤には使い捨てカイロで使われている鉄よりも活性な鉄粉が使われています。したがって、食品の袋を開け、しばらくして脱酸素剤の小さな袋を触ると熱いと感じることがよくあります。「気のせいかな」と感じていた人も多いと思いますが、食品は多かれ少なかれ水分を含んでいますので、この場合にも使い捨てカイロと同様の反応が起こっているのです。鉄が酸化反応を受けることにより食品の袋中の酸素が取り除かれる仕組みになっています。

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