化學科

本研究旨在尋找校園內具有蓮花效應之植物，藉由在Motic數位光學顯微鏡下觀察植物切片發現這些似蓮植物葉面表皮細胞擁有特殊大小與形狀的表面突起，使水滴難以停留在葉面上，再延伸探討液滴體積大小、不同溶劑及不同溶質的水溶液在葉面的成珠情形。由實驗結果發現在水中加入電解質(酸、鹼、鹽)時，表面張力隨著溶質濃度增加而上升，但超過一定濃度時反而出現下降的趨勢，可能因為高離子濃度造成表面附近的排斥力增加所致，在水溶液中加入非電解質(葡萄糖)、有機溶劑、清潔劑等，皆會使水的表面張力受到破壞，表面張力隨著溶質濃度的增加而下降，實驗測量出的結果與理論趨勢相吻合。

近年來取得奈米粒子的方法主要分為塊材粉碎及原子構築法，但塊材粉碎法大多高耗能而原子構築法中多數方式須使用會造成汙染的化學還原劑，因此本組以較經濟且環保的生物法進行各項研究。各項生物還原方法中我們使用了植物萃取液，在參閱相關文獻中我們得知了一種物質─植酸。植酸是種天然的有機酸，它具有還原力及保護力。而植酸在豆科植物的子葉中有比較大量的存在，因此本組選用易取得的綠豆為素材，用其含植酸的浸泡液來進行各項實驗。

我們推測紫高麗菜汁中含多種具有指示劑效果的成分，所以想知這些成分在紫色高麗菜汁中所佔的比例。我們先配製多種比例的甲基紅和靛胭脂，並用電腦分析這兩種溶液在所佔比例不同的情況下之色相值，以歸納出一條方程式。另一方面，我們用管柱分離紫高麗菜汁中的成分，並拍攝這些成分在pH1~14的顏色變化，再用電腦分析這些溶液顏色之色相值。最後，將色相值代入先前歸納出的方程式，希望藉此算出其顏色組成比例。舉例：有一成份A在pH3~5呈粉紅色，有另一成份B在pH4~7呈紫色，那麼我們測出紫高麗菜汁在pH4、5的顏色是粉紫色，再代入方程式，即可知多少比例的粉紅色和紫色混合，會等於粉紫色。

利用光敏電阻在沉澱反應中沉澱物遮蔽光量而使電阻值提高的特性，設計簡單、成本低、較精確、操作方便等優點儀器，取代課程中以肉眼觀測的方式探討溫度對反應速率的影響。在相同溫度下重複施測，「光敏電阻」的5個反應速率觀測值離散幅度明顯小於「肉眼觀測」的離散幅度。「肉眼觀測」在反應時間極短的沉澱反應，會因人為操作因素使實驗數據誤差過大而失去分析價值，而「光敏電阻」因測得時間為完全反應所需時間，其時間較長，可減少人為操作而造成誤差。 將光敏電阻儀器應用於製作氯離子濃度和光敏電阻值R的檢測函數和圖形，應用於日常生活中不同煮沸時間自來水中剩餘氯離子濃度、各種不同類型水中氯離子濃度、各種不同類型砂石氯離子濃度。

為了了解清潔劑如何破壞細胞， 並設法降低他的破壞性， 因此我們做了此實驗。第一個實驗用雞血浸至清潔劑中， 來測量清潔劑對細胞所破壞的的百分比， 來發現哪種清潔劑破壞細胞最嚴重。由實驗可知我們哪種清潔劑使得細胞膜破裂最嚴重。我們發現中性清潔劑對細胞的侵蝕作用最嚴重，再來是鹼性，而弱酸性的清潔劑破壞情形最小。第二個實驗為滲透壓實驗， 因為清潔劑可能因為滲透壓而破壞細胞。這次實驗和細胞置入蒸餾水中而破裂的情況不同，不完全因為滲透作用而產生破裂， 還有其他原因。希望能更深入了解清潔劑破壞細胞的因素，甚至克服這些因素，做出不傷身體細胞並且環保的清潔劑。

本研究的工具是光敏電阻、數位電表及電源供應器以及一個暗箱所組成的「自製濃度觀測工具」。利用珍珠奶茶的大吸管內裝有色離子溶液，放置於冰櫃中冷凍。冷凍完成後取出，以線鋸鋸開吸管當中的冰塊(每 5 公分一段)，待其熔化成水溶液，以自製工具觀測其濃度。操縱變因是吸管水平或垂直擺放、全部同時冷凍或分段冷凍、冷卻速率、溶液的濃度、冷凍的溫差、以及吸管的長度。結果可以清楚得知最初結成的冰濃度幾乎為零。冷卻速率愈慢，對低濃度的溶液驅趕離子效應愈明顯。吸管愈長，末端離子濃度幾乎不變。改變冷卻的溫差更能夠將溶質粒子推擠到吸管的末端。垂直擺放下方較濃，並證實水結冰的推力非常的小，並不足以改變地心引力所產生的濃度梯度。

四上的戶外教學，老師帶我們到風力發電園區參觀，以及看了學校的太陽能板工程，我們才知道神奇的風能、太陽光、熱能都能轉成電能。原來，這些都可以發電，那還有什麼東西可以發電？我們蒐集關於發電的資料，竟發現有種來自植物的葉綠素電池也能發電。由於我們野外也有許多綠色植物，它們享有當地得天獨厚的強烈光能，所以我們也想了解這些綠色植物真的能由光能轉成電能，變成一顆可帶著走的可充式『行動電池』嗎？我們決定親自來嘗試是否能將當地常見的綠色植物製作成一顆電池。

本研究是利用氧化還原與尖端放電兩原理，使還原析出的金屬，在介質中藉由尖端放電生長成有如樹狀的物質。我們的研究重點有別於以往的金屬樹科展作品，是以如何控制或改變金屬樹的生長方向為主；為此我們設計了十幾組實驗，包含理、化操縱變因如：電、磁、光、溫度、配位基、電阻等，同時也對實驗過程中，發現的有趣現象做衍伸研究，如：導引、毛細現象的影響。經過一年多的實驗後，選出五種具有明顯實驗結果與發展潛力的實驗組，作為科展的深入研究，並將成果收錄於作品書中；其中活性組、電磁組為改變金屬樹生長方向的方法，錯離子組可影響金屬樹析出的速度，導引組與紙導引組是直接導引金屬樹的生長。

本研究源自於自然老師上課時，介紹筷子的生產過程會加入二氧化硫，讓黃色的碘液顏色消失，進而引發我們的好奇心，就進行一系列有關筷子的研究。研究結果發現： 一、自製透光度檢測器，透光度越大，溶在水中二氧化硫含量越多。 二、以段狀切割筷子比削表面筷子的水溶液透光度大，表示段狀切割筷子水溶液含有較多的二氧化硫。 三、筷子中二氧化硫，來自於筷子中的維管束。 四、溫度越高，水溶液溶入較多的二氧化硫；溫度越低，水溶液溶入較少的二氧化硫。 五、浸泡筷子時間越長，透光度就越大，表示二氧化硫含量越多。 六、更換浸泡的筷子水，能降低二氧化硫濃度。 七、筷子重量越重，透光度越大，二氧化硫含量越多。 八、筷子水對植物生長會造成影響。

文旦柚皮果膠量、稠度(Consistency)、保濕度、減緩水果熟成為五種果皮最優。柚膠加砂糖可提升各項效果，50ml柚膠加20g糖保濕度最好、減緩水果熟成為不塗膠的1/6，50ml柚膠加10 g糖在高溫70°C烘30分鐘時糖度為33(Brix)黏著度最大，接近市售膠水。果膠可提升土壤的肥沃度、保肥度、保濕度、含水量。設計三種施肥法以粉(奶)水法適合植物生長，相較澆水生長率，生長最優的最佳比例:粉水法0.8g/50ml淺根綠豆苗莖高度長高約6.3%、重量多重約5.5%，深根小白菜葉長快速度約2.3倍。粉奶法5%5ml淺根綠豆苗莖高度長高約20.7%、重量多重約26.3%，深根小白菜葉長快速度約4.6倍。種子以5%5ml埋奶膠法發芽最快速，發芽後以5%5ml粉奶法可縮短收成期。本研究結果值得推廣。