全國中小學科展

化學科

目不轉「晶」—探討海藻酸鈉薄膜的形成與其相關應用

我們探討不同價數陽離子溶液與海藻酸鈉溶液來做結合成形,結果發現正二價離子效果最好,其中更以Ca2+較為穩定,而吸水度則以Co2+最佳。但二價離子中我們發現,氯化鎂溶液和海藻酸鈉溶液所形成的晶球不便觀察,故將氯化鎂不列入其他實驗當中。在實驗中我們發現,不同的溶液和不同的離液面高度,每一種晶球的直徑都會不同,但是重量卻不相差太多。將乾燥後晶球再行泡水一天。所呈現的海藻酸鈉晶球,已經跟原本的海藻酸鈉晶球不同,無法回復原本的型態。反向操作時,晶球的形狀得依照倒入溶液的方式來判斷形狀,所以反向操作形成的晶球為不規則形狀。而最佳的溫度條件則為20~30℃,但若要使晶球硬度最佳化則必須將晶球浸泡在離子溶液中90分鐘以上最好。

銅幣的綠衣

金屬乃是人類賴以生存的重要資源之一,尤其在工業發達的近代,金屬資源開發速率遠超過金屬礦物生長的速率,因此研究金屬腐蝕以期能減少腐蝕所造成的重大損失,也算是資源保育的工作了。於是我們便從日常生活中最常見的錢幣上的綠銹著手,究竟它是什麼?

「筷」炙人口~黑心筷大解碼

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。

親愛的,我把饅頭變好吃了-探討麵糰發酵與做出美味饅頭的撇步

我們發現將麵團置於有空氣的情況下、以40 ˚C的水所和成的麵團發酵情形、彈性和柔軟性皆最佳,且增加適量的糖(3%)可加速發酵,少量的鹽(1%)可讓饅頭口感更具彈性,過多鹽(3%)的話,會抑制發酵。麵團發酵80分鐘時,膨脹已經不明顯而酸度仍持續變酸。使用糖類來發酵的時候,以果糖發酵效果最快,而冰糖、砂糖最差。添加物中豆漿發酵情形最佳,而咖啡饅頭彈性和柔軟性都好。根據這些特色研發各式創意饅頭。如獨具金門特色高粱、花生饅頭;搭配時節桑葚、香蕉水果饅頭;迎合口味奶茶、可樂、啤酒、牛奶巧克力饅頭、起司火腿玉米饅頭、爆漿巧克力饅頭,激發大家的創意,迎合大家的味蕾所研發獨具特色饅頭。

你擔心你的肺會有問題嗎?─廢棄清道夫

空氣,是生物不可或缺的,如何減少空氣污染淨化空氣是許多科學家努力之目標。我們結合構想與實際操作實驗的結果,製作出一個簡易且可以吸收大氣中主要污染源:二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的模型,所得之碳酸鈣,亦可做為防火建材、石膏……等。在實驗過程中,先找出吸收液的最佳種類、濃度,確立吸收液體後,分別以二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物作為實驗的主要氣體;並進一步得到廢氣對吸收液的最佳需求量。實驗結果顯示:氫氧化鋇吸收率最好,但我們則以石灰水為主,因氫氧化鈣方便取得,成本低。石灰水對二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物吸收的最佳濃度,結果是 0.6M、0.8M、0.9M 的石灰水吸收率最好。而 4300 ㏄的二氧化碳、6500 ㏄的二氧化硫對氫氧化鈣的需求量只要 1300 ㏄、1950 ㏄,如此一來,吸收液不會因過量而造成浪費。這些結果,將可作為一個參考,並可和我們的裝置相連結。

避免污染之新穎製氫法

在國二的理化課程裡學到活性金屬與稀酸作用可產生氫氣,但在課本中並沒有介紹有關的實驗,老師說過去的教材有安排這方面的實驗,但由於氫氣的製備在實驗操作上有許多不便之處,因此將其刪除,十分可惜。於是進行以下的實驗,希望能改良現有裝置之缺點。

強「酶」來襲,「菜頭」無敵

白蘿蔔又稱「菜頭」,不但是營養的蔬菜,還含有天然澱粉酶,能促進澱粉消化。為了證明白蘿蔔能促進澱粉消化,我們設計以碘澱粉比色法和自製透光度儀器來進行檢測,實驗證明:(1)白蘿蔔澱粉酶的活性最強,最能幫助消化,其中又以白蘿蔔肉澱粉酶活性最強,皮的活性也不錯,所以吃白蘿蔔時可以不必削皮直接磨成泥吃。(2)市售的蘿蔔種類中,以白蘿蔔的澱粉酶活性最強。(3)白蘿蔔澱粉酶在溫度50~60度,酸鹼值pH5.5之下活性最強,而且添加醋更可增強澱粉酶活性。(4)白蘿蔔和抗性澱粉(好的澱粉)反應形成寡糖,其中以隔夜飯含抗性澱粉多。⑸最後,我們將白蘿蔔泥和隔夜飯反應,製造出健康又能讓好菌生長的「菜頭健康糖」。

以自製工具觀測水溶液結冰的濃度變化

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。

飲料之〝鋁〞─飲料對鋁罐侵略程度的分析

本研究針對飲料中所含之鋁離子及飲料對鋁罐的侵蝕程度做探討;但限於設備與經費,故仍採用傳統的定性分析方法來檢驗各種飲料中的鋁離子;並先做數次的對照實驗,以期提高實驗的準確與可信程度。實驗中使用丁烯二酸鈉來檢驗鋁離子,經過對照實驗證實:以照光觀察沉澱方式,可檢驗鋁離子濃度達 0.27ppm。再配合鋁罐的重量測量,以 Q 試驗與人為取捨兩種方式處理數據;由數據與沉澱現象交叉比對的結果相當令人驚異:在檢驗的飲料中,茶類,啤酒原本就含有鋁;而在測試飲料對鋁罐的侵蝕程度時,在測試前後鋁罐的重量方面除了啤酒與運動飲料外,其餘鋁罐明顯普遍減輕;而飲料中鋁略有增加,連蒸餾水都會溶解小部份的鋁。在影響溶解的因素方面,溫度高,時間長,強酸強鹼都將增加溶解的程度,但接觸空氣與否則對溶解程度影響不大。

新式污水處理複合材料-結合薑黃素與幾丁聚醣清除水中有機物和重金屬離子

本研究結合薑黃素與幾丁聚醣,消除水中有機色素與重金屬離子、淨化水質。利用薑黃素光降解、可螯合重金屬離子之特性,並解決薑黃素金屬錯離子在水中無法分離之困擾,結合幾丁聚醣作為環保載體,探討各條件下薑黃幾丁聚醣膜降解有機色素及吸附重金屬離子之效果,使用薑黃泡綿針筒抽濾法,更是直接提高吸附速率與效率。有機染料Black B、Cu2+、Cr6+(Cr2O72-)消除率分別為 99.52%、94.47%、99.17%。 進一步運用分光光度儀檢測原理,以便宜的光電二極體裝置,結合全天然、無毒、生物可分解的薑黃幾丁聚醣泡綿,研發出『高效率、低成本、即時檢測』的一套自製有機物降解暨重金屬離子吸附之自動循環系統,只需循環20分鐘,有機染料Black B、Cu2+、Cr6+(Cr2O72-)消除率分別高達99.41%、94.38%、99.03%,效果極佳。