高中組

本研究以降低汙水中重金屬離子濃度，進行吸附與檢測的研究與改進。利用天然環保易分解且吸附效率高的材料－幾丁聚醣和聚麩胺酸(γ-PGA)，探討各種變因下對鉻、銅離子的吸附機制和效果。使用黏附幾丁聚醣的多孔性泡綿，並利用抽濾法，提高吸附的速度及效率，鉻、銅離子殘留率分別可達2.08%、11.23%。更發現一種新型吸附材料幾丁聚醣－γ-PGA複合材料，結合γ-PGA後，有效提升銅離子吸附效果。進一步運用分光光度儀檢測原理，以一個便宜的光敏電阻檢測裝置，結合吸附劑，研發出具「高效率、成本低、即時檢測」的重金屬離子吸附暨檢測之自動循環系統。對於2.0ppm之Cr6+(aq)，10.0ppm之Cu2+(aq)分別循環2、3小時後，殘留率為0.046%、0.074%。

從麵包蟲、大麥蟲、汙水樣本中，我們利用單一碳源(聚苯乙烯)富基培養的方式，與吸光值的生長測定，總共分離出了七株可能可以分解聚苯乙烯的菌，其中又以C1的菌株在好氧培養下，分解保麗龍的能力最佳。另外我們做了16SrRNA基因的定序，並與NCBI(NtaionalCenterforBiotechnologyInformation)資料庫比對，比較親緣關係，也進行Biolog生理測試比對，比較生理特性的差異，發現B1、B2兩株菌株的比對結果皆為Citrobacter屬，且在生理測試方面兩者有相近的特性(附錄三)，但發現兩者資料庫在A1、A2、C2、C3菌株的比對結果不相符，推測可能為這幾株菌株尚未有人進行分類與研究，必須進行更進一步的親緣關係比對。

“藍瓶反應”是一個常見的趣味實驗，以亞甲藍的藍色←→無色瞬間的變化令人稱奇。經過實驗，我們從許多不同的染色劑中，發現除亞甲藍之外，亦有能夠進行藍瓶反應的──“DCPIP”。於是我們進一步探討“DCPIP”的結構，並探討其可能的反應過程，及在不同條件下之反應速率。於是我們就發現了不僅葡萄糖、果糖、半乳糖可出現藍瓶現象，只要可以繼續氧化的官能基（例如羥基或醛），在其官能基附近有拉電子基的存在，亦產生效果絕佳的藍瓶反應。亦以葡萄糖本身為探討的主題，到底是哪一個官能基最有可能先開始反應？也探討DCPIP、氧氣、葡萄糖及氫氧化鈉四者之間可能發生的機制。我們也發現了藍瓶反應的現象要發生，四者的條件缺一不可。另我們亦以氧化電位及還原電位去探討其中可以變色的原因。於是就慢慢揭開藍瓶反應神秘的面紗。

膠體溶液和真溶液的差別，除了粒徑大小不同之外(膠體:：1—1000nm，真溶液： \r 這次研究的實驗總共分五大部分，用實驗的結果來逐一檢視一價和二價離子以及不帶電的粒子，皆普遍出現廷得耳效應的現象。第一部份總共又分兩大系列:一是對許多種化合物以高速離心的方法去雜質之後來觀察廷得耳效應，二是利用揮發原理，將極純淨且易溶於水的氣體，溶於純水，得到帶電離子水溶液，以觀察廷得耳效應。第三部分是利用光度計測出不同價數的水溶液，它們廷得耳效應的強弱比較。從此一實驗除了可推知越高價數的廷得耳效應越顯著外，也可從此實驗確定一、二價化合物都是膠體溶液。第四部分是做吸收光度的實驗，用分光光度計來測出某些化合物在室溫下和接近攝氏100。C\r 的吸光度差別，來證明水團膠體之存在。第三部分是運用同濃度的兩物質(KClO4 和CaSO4;NaClO4 和MgSO4)，溶於水解離後，產生質量相似但電荷不同的粒子(K+︰39、Ca2+︰40、ClO4-︰99.5、 SO42-︰96 ; Na+： 23、Mg2+：24、ClO4-︰99.5、 SO42-︰96)，在同溫度、同濃度、同電壓下測出電流大小，由電流大小可以先證實二價離子的泳速較慢，推估二價離子外包有比一價離子大的水團，因此比較出一價水團膠體和二價水團膠體的大小，再配合【阻力按斯托克斯(Stokes)定律】，推算出一價、二價水團膠體之面積比。第四部份是做LiCl、NaCl、KCl\r ; KCl、KF、KI 兩系列水溶液導電能力的研究，結果發現導電能力大小竟與分子量無關，表示離子上所附著的水分子數一定非常可觀，而非個位數，間接證明水團膠體的存在。由此一系列的實驗可以證明，幾乎所有的離子和極性物質水溶液都是膠體。 \r 註 1：\r \r 註 2：物理學家算?膠體的大小1—1000nm 是可被可見光明顯散射，而且在小於47nm 的顆 粒下散射能力跟波長四次方成反比，也就是說紫光和藍光的散射能力”極”優於紅光

由分析暖暖包內各成分的質量，推論放熱的主反應是4Fe + 3O2→ 2Fe2O3。再進一步研究各個成份在暖暖包的作用性為何。最後我們用其他物質代替暖暖包中的主成份觀察實驗的結果。在實用性、簡便性及商業的利益的考量之下，我們想看看暖暖包未來還有什麼發展空間。

牡蠣殼與稻殼是台灣常見的農漁業廢棄物。台灣四面環海，養殖漁業興盛，而牡蠣是西部沿海主要的養殖漁業產物。牡蠣殼是難以處理的廢棄物，容易孳生蚊蠅且散發惡臭。經調查，台灣每年產生的空殼重達16萬公噸。稻殼俗稱粗糠，是加工生產之副產品，台灣每年之稻殼廢棄物約有60萬公噸，過去碾米場和農會常以露天燃燒或傾倒於河川等方式處理稻殼，造成環境汙染。 本研究以牡犡殼粉與稻殼灰為原料，透過計算及實驗，將其與釉藥融合，進行資源再利用。實驗中，利用原料分析及三角試驗法，成功研究出牡犡殼粉佔釉藥之比例最高可達28.6%，而稻殼灰取代釉藥原料中的硅石使用，比例最高可達14.4%。牡犡殼粉與稻殼灰合用可取代釉藥可達43%。

本研究根據前人對關西隕石坑的研究，初步以尋找隕石坑的確切位置出發。透過實地調查並比較地層結構、研究岩石的成分及製作薄片標本，探討關西隕石坑的諸項性質。從一連串的研究結果發現，當初疑似Suevite的岩石事實上與四寮石十分相近，因此無法當作關西的隕石坑存在的證明，必須尋找其他相關證據以便確認。然而，這些類似Suevite的岩石，或稱四寮石，僅出現在四寮一事，仍顯是關西地質的獨特性。本研究對此類岩石的成分進行初步的研究與探討，並推論出其可能的成因，讓我們對四寮石為何會出現在此地有更深入的了解。

各種清潔劑的主要成分是界面活性劑，界面活性劑是一個分子同時含有親油基（長鏈碳氫脂肪基），和親水基（鉀、鈉、銨、乙醇胺等）的化學物質之總稱。可分為四大類，即陽離子、陰離子、兩性離子和非離子型。界面活性劑以一定濃度的流體成束狀流下時，會在底部形成小隆起，隨後出現如水花般的彈跳，此現象稱為「凱氏效應」。實驗發現，界面活性劑在滴下的瞬間若無液體在下方堆疊，則無法觀察到此液滴彈跳現象。此外我們想更進一步研究溫度對不同界面活性劑的影響，找出臨界溫度，此時分子間黏合力接近零，表面張力會變小，藉由對界面活性劑的了解可以找出界面化學中，分子間作用力的關係。

在“高中數學──自然數系”書中，第六章自然數的除法運算裏，有一組問題如下：在圓周上取出 24 個等分點，分別記為 0 , 1 , 2 ， …… ， 23 (A)將0連到 6 ，將 1 連到 7 ，……，17 連到 23 ，這些直線段（圓上的弦），可以找到一個圓以這些直線段為切線（此圓為此直線族的包絡線）(B)將 1 連到 2 ， 2 連到 4 ，……， 11 連到 22 ， 12 連到 0 , 13 連到 2 ， ……， 23 連到 22 ，則這些弦的包絡線為一心臟線，這組問題引起我對包絡線的注意。 80 年暑假參加數學研習營，楊維哲教授談到“心臟線”是數個曲線族的包絡線，心臟線也是圓族的包絡線；因此更引發我對包絡線的興趣，想作更進一步的探討和研究。

民國九十六年及九十七年颱風期間在高、屏地區產生多處土石流，成為重大地方新聞，引起我們探討土石流的興趣。本研究探討各地區土石流堆積物中砂土與礫石的重量比例(土石比)，及不同土石比的土石開始流動的坡度(起動坡度)與含水量的關係。分析出樣品土石比後，再依土石比範圍選定三種比例做起動坡度與含水量的關係實驗。研究結果發現，土石比與該地區岩石性質及產生大量疏鬆土石的山崩情形有關。土石起動坡度與含水量的關係密切；各種土石比的土石起動坡度皆隨含水量的增加而遞減。但礫石含量較高的土石，在較低含水量時即可開始流動，而且起動坡度隨含水量遞減的程度較低，因此關係曲線的傾斜程度較低。