化學科

大家都說，茶可以讓我們減緩老化，還可以抗癌，為什麼茶有這麼好的功效呢？所以我們決定研究茶的抗氧化力。本實驗主要以市售瓶裝飲料、茶包、3種茶葉，利用碘直接滴定法測量其抗氧化力。接著以茶的沖泡時間、沖泡水溫、濃度、放置天數、添加物等，探討茶的抗氧化能力。研究結果顯示，茶類飲料普遍均有好的抗氧化力；沖泡時間愈久，茶的抗氧化力皆變得較好；茶葉以高溫沖泡的抗氧化力較佳；茶葉的濃度越高的時候，其抗氧化力也跟著提高；茶水放置的時間越久，抗氧化力有稍微變差的趨勢，但變化不大；在茶中添加物質，大部分沒有辦法增加茶抗氧化力。因此茶的確是抗氧化力高的飲料，想泡出一杯具有抗氧化力的茶，可選用綠茶，以高溫熱水沖泡，現泡現喝，可以喝得最健康。

當我們在課堂上進行高中化學第三冊，第四個實驗--「硫酸及硝酸」時，依著實驗步驟，我們將銅片加入濃硫酸中並加熱之 並期待著Cu + H2SO4→CuSO4 + SO2 + H2O的化學反應，結果我們看見了SO2的氣泡生成，但並沒有看見藍色的Cu2+出現，反而出現了黑色的固體顆粒，顯示除了Cu + H2SO4→CuSO4 + SO2 + H2O外，可能還存在著其他反應。因而引起我們探討的興趣。

化學課本裡總是籠統的指出，當膠體溶液加入電解質，便會產生凝析的現象；但從實際在日常生活中的例子，發現並非所有電解質皆會使膠體溶液產生凝析現象。我們嘗試找出那些因素在影響膠體溶液的凝析作用，並分析造成膠體溶液凝析現象的成因，同時進一步利用膠體溶液的特殊性來發展可能的應用。研究結果發現，膠體溶液中溶質的種類影響凝析的與否；牛奶及豆漿中所含蛋白質類的膠體在水溶液中帶有負電荷，其凝析現象環境的pH 值有關。但在不同鹽類溶液中，蛋白質膠體的凝析現象有所不同，可能因為蛋白質具複雜的四級結構，許多反應無法以單一的因素歸納分析解釋。澱粉類膠體本身不帶電，但Ca(OH)2、Ba(OH)2、SO42- 會使澱粉發生凝析。而墨汁膠體粒子的凝析則是對Na+離子有特異性。氫氧化鐵及氫氧化鋁為無機膠體溶液，實驗結果符合課本中對膠體溶液性質的描述。本研究也進一步利用膠體溶液的特性來發展其可能的應用；即利用氫氧化鐵膠體粒子吸附正電荷之特性，來吸附重金屬離子，再利用將濾紙層析法濾去重金屬離子，故在稀薄、無法產生沉澱的情況下，以濾紙層析應是為一種分離重金屬離子的好方法。最後，膠體溶液因成分不同，本身結構與化學性質也不同，因此對不同的試劑便會有不同的反應結果，所以對於膠體溶液是不能以一種理論概括所有的凝析現象。

本研究以市售可重複使用熱敷包之結晶觸發與結晶成長為研究主體。由實驗推測此熱敷包中之醋酸鈉水溶液應為一過飽和之過冷溶液，以手折金屬片，可能因其裂隙釋出晶種，使其結晶；同時溶液迅速轉變為固體並放熱。實驗結果顯示，在結晶觸發及成長的過程中：（1）醋酸鈉的濃度越高，越容易觸發結晶、結晶成長速率較快，且結晶後熱敷包升高至較高溫度。（2）在熱敷包中添加醋酸鈉之同離子，發現較難觸發其結晶、結晶後溫度上升程度較低且結晶成長速率亦明顯減緩。（3）在不同溫度下，嘗試觸發熱敷包結晶，發現高溫下極難觸發，在結晶成長過程中，在5~45℃ 間以25℃時結晶成長速率最快。

參觀茶園時，老闆娘提到喝剩的紅茶放久了，竟長出白色菌膜，紅茶也變酸了。經過資料蒐集，我們發現是微生物對紅茶產生發酵作用。在五下自然「微生物的作用」單元中，介紹利用微生物使食物發酵的實驗，與「酸紅茶」有些關聯。我們針對「紅茶發酵」有關因素展開研究，瞭解其中奧秘。在研究中獲得以下發現：一、 微生物（紅茶菌）對紅茶、綠茶及烏龍茶的發酵作用，以紅茶最好。二、 紅茶加入黑糖、赤砂糖……等六種糖後進行發酵，發酵差別並不明顯。三、 紅茶加入適量的糖，發酵較快。如果加入太多糖，糖的濃度過高，發酵不佳。四、 紅茶在室溫中發酵較佳；冰箱冷藏溫度太低，發酵並不理想。五、 紅茶接觸空氣發酵較良好，將紅茶密封未接觸空氣，發酵不佳。

地瓜葉是常見的蔬菜，更是絕佳的抗氧化寶物，以碘滴定法來測量蔬果汁的抗氧化力，在24種現榨蔬果汁中，地瓜葉的抗氧化能力最好。蔬果汁放置時間越久，抗氧化力越差。大多數的蔬果汁加熱3分鐘後，抗氧化力都下降了許多。由此可知，加熱和放置時間是影響地瓜葉抗氧化力的重要因素。烹煮時所用的調味料也會降低地瓜葉的抗氧化力，以酸性物質如醋和米霖影響較大。地瓜葉的葉子部位抗氧化力最佳。鋼棉浸泡地瓜葉汁3小時後才出現生鏽的現象，且生鏽面積小，顯見地瓜葉汁具有防止氧化的能力。將地瓜葉汁加到雙氧水中，所製造的氧氣比相等重量的胡蘿蔔多了70%。添加5%地瓜葉汁的肥皂，使用起來泡沫柔細、好沖洗，洗後不乾澀，還有淡淡清香。

秒錶反應實驗中，我們研究濃度和溫度二效應對反應速率的影響是利用碘酸根離子（ IO3 -1）和亞硫酸氫根離子 （HSO3 -l ）作用。以澱粉為指示劑測定碘分子生成速率，老師告訴我們若藍色出現時間太長，則在亞硫酸氫根離子溶液中加入少許 Na2S2O2或 H2SO4，反之若藍色出現太快，則將IO3 -1離子溶液稀釋，對這些藍色出現的複雜反應我們感到很疑惑，同時由氧化還原電位表得知H3AsO3，亦可還原IO3 -1，那麼編 H3AsO3與IO3 -1 反應是否也與秒錶反應相同呢？因此引起我們對這種複雜反應研究的興趣，而自行設計實驗，藉以揭開藍色出現之謎底。

經本研究發現影響水果電池發電效能的變因有電極種類、電極間距離、電極與電解質的接觸面積、電解質的成分與濃度、電極串聯與並聯方式等。利用數位式電錶測量水果電池的電壓與電流，分析得到主要結果如下：一、利用成本低、容易取得的鋅-銅作為電極，發電效能佳；二、電極間距離近，發電效能佳；三、電極與電解質的接觸面積大，發電效能佳；四、以70％檸檬汁與30％雙氧水比例作為電解質，可以有效提升電流；五、以並聯方式製作基本電極模組與改良式電極模組，可以大幅提昇水果電池的電流至數千倍。應用勁量水果電池可以使LED燈及數位式碼錶作用，並可成功驅動小型電動車與風扇馬達，在並聯了兩組改良式電極模組之後，更進一步成功點亮了鎢絲燈泡。

本研究緣起於想讓吃全素者也能享受吃起司的美味，接著透過文獻探討，再藉由實驗及操作瞭解酸、乳酸菌、凝固劑、加熱溫度及時間等因素對凝乳現象的影響。最後希望能嘗試自製牛奶起司與豆漿起司。透過一系列的實驗操作，我們瞭解牛奶與豆漿的凝乳的特殊現象，在本研究中牛奶的取得佔去高額的實驗經費而豆漿成本較低卻有更多的凝乳量，由此推論若能研究出最佳的豆漿凝乳配方應具其經濟價值；而且豆漿起司的研發也可以造福吃全素者，讓他們享受起司的美味。

為了讓添加了糖的飲料喝起來更健康，我們藉由實驗更深入的了解糖的糖度、糖的熱量，也了解到甜度是一種感覺，真正與熱量有關的是糖的濃度。我們藉由討論糖度計的原理，嘗試自製了「簡易折光式糖度計」和「旋光儀」，用來檢測糖的濃度，並以燃燒糖的方式，研究糖的熱量釋放，最後比較含糖飲料的糖濃度與熱量的關係。經由實驗發現以自製的簡易折光式糖度計測量可發現糖濃度越高時，光的折射角度越小，而糖的旋光性效果也會與糖濃度有關，飲料中糖的濃度高時通常熱量會高。