化學科

本實驗藉由濾紙色層分析法，以水性黑色顏料為混合物，探討各種沖提液在不同濃度下對色素吸附力的影響，並得知鹽類是鑑別展開距離的關鍵溶質。我們也發現，以氯化鈉為沖提液，「低、中、高濃度」都有其各自的區間，並有不同斜率。斜率的改變，是由於正、負離子互相吸引程度不同，而導致靜電力的消長。只要找到濃度區間交界點並做分段，就可得到極佳的線性關係，並且可以應用於未知濃度的檢測。 最後我們發展出解釋模型，根據「水合離子」的性質、條件，可說明沖提液中的離子在本層析實驗中的關鍵作用；也能完整解釋離子種類、濃度、帶電量多寡所造成的影響。

近期，新聞提及醣類可以抑制癌症，以及擁有其他醫療效用，醣化學話題因而盛行。 「那些可以抑制癌症的糖是像我們平常說的葡萄糖嗎？」、「既然不是，那它的結構又是怎樣的呢？」、「那麼複雜的結構是怎麼合成出來的呀？」等，許許多多的問題使我們抱著好奇心，開始進行醣化學研究。 進入了醣化學領域，大多研究都是各種類似物的合成、探討與比較。因而我們開啟了「有機合成木通苯乙醇苷A類似物」的研究，進而希望能為醫療做出一些貢獻。

鹵氧化鉍是第三代太陽能電池的材料，受到極高重視。鹵氧化鉍和g-C3N4皆為可見光光觸媒，將其彼此複合可增加其活性。研究利用水熱法 (hydrothermal method) 在高壓釜 (autoclave) 中合成三元鹵氧化鉍及其複合物 (BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq、BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq/g-C3N4)，成功做出鹵氧化鉍的一系列化合物，並檢測其特性。三元鹵氧化鉍及其複合物是可見光驅動之光觸媒，因此將其降解結晶紫染料(Crystal Violet, CV)來評估其活性。在pH值為1與4時觸媒樣品光生電子電洞的重組率較低，此對於降解效率有益。在沒有複合g-C3N4的情況，BC1B1I1-4-100-12樣品降解結晶紫的效率最為理想。而在pH值為10且有複合的情況，BC1B1I1-10-100-12-10wt%g-C3N4樣品降解結晶紫的效率最為理想，其光催化降解效率增為1.8倍。因此，複合光觸媒可增加降解效率，更有效處理紡織與染整等有機廢污水，大大減少廢污水的污染。

今年化學組作品件數比往年多，水準也較為提昇，普遍都比往年好。分別教述作品特色，優點及待改進之處如下： 一、特色：作者都能從日常生活事件切入研究問題，引用社會資源如消基會，擴充實驗內容，且能發展出關心環保的態度。 二、優點：高年級學生的作品都能回顧歷屆科展作品的優缺點，這是一種良好的研究態度。部份作者尚且對已知的資訊提出批判而發展出嚴密的思考及實騷過程。大多數作者皆具有保存原始記綠的良好習慣，值得鼓勵。甚至國中組的作品對「定量」的考慮都比往年深入。 三、尚待改進之處：多件作品不僅作現象的觀察，而且從「分予」層面思考理論解釋。可惜部份作者對理論的理解與認識尚不清楚，以致於發生解釋上的錯誤。希望作者對理論要充分了解釋，部份作品使用過份深奧的儀器測量，這些儀器的原理皆超出範圍，希望要在高中的層次作研究。

由平衡常數測定之比色法思考改進方向，應用數位相機對KMnO4濃度檢測，探討影響變因及操作方法，發現比色法看片箱光源及以培養皿容器為最佳，並利用暗箱阻絕外界光源進行拍攝。經一系列測試發現光圈、快門需對濃度最小溶液測光，且將光圈、快門固定，進行不同濃度拍攝，以影像軟體與統計軟體進行迴歸分析，求出RGB值與濃度之線性關係檢量線。依上列方法分別對不同區間濃度較高與較低溶液測試，發現仍可得到RGB 值與濃度之線性關係，惟測試濃度過大或濃度太小者，無法利用此方法求出線性關係。運用此方法進行對不同種類溶液測試，發現K2CrO4 與K2Cr2O7 皆可得RGB 值與濃度之線性關係，CuSO4 溶液則無法判別。最後利用數位相機拍攝之方式應用於平衡常數測定實驗取代比色法對FeSCN2＋濃度進行檢測，發現求得之平衡常數與文獻值比較差異在可接受範圍內，可利用此方法作為比色法實驗參考。

本研究探討校園土壤種類及性質，嘗試添加不同濃度聚乙烯醇於土壤中。實驗結果顯示，PVA溶液濃度越高，EC值越高，可增加土壤EC值。PVA溶液為弱酸，降低土壤pH值。添加PVA溶液於土壤中，可調整土壤的pH值及EC值。 聚乙烯醇可溶於水，常溫配置之PVA可在溫水下攪拌即能完全溶解，再利用日曬吸收熱量大量配製操作容易，也減少電能消耗。 校園土壤有不同質地分佈，相繼的也會影響到水份入滲時間及保水能力。Area 2及Area 6土樣隨著PVA溶液濃度降低至2%以下團粒化效果更佳。入滲實驗發現Area 6，0.4%以上的PVA溶液在滲透時，會使土樣產生中斷以致於上層的PVA水溶液無法再入滲。綠豆萌芽與生長試驗可知低濃度PVA對種子萌芽與生長的能力，無顯著的負面影響。

以圓、長、紅、黑糯米萃取紅麴色素製成天然指甲油。自製紅麴色素主要吸收峰波長425nm，紅糯米色素收率最高9.25(mg/g)。紅糯米經55天發酵，色素萃取率1.55(g/100 mL)最高，最佳萃取條件：乙醇濃度85%、紅麴樣本：乙醇1:10(g: mL)、20小時萃取、溫度60℃，萃取環境中、弱酸性時，紅麴色素萃取率不受pH值影響，自製紅麴pH值皆4，不易生橘黴素是無毒色素原料。自製指甲油最佳條件：玉米澱粉(催化劑)加100 cps矽油比例1:3(g: mL)，添加1%明膠(塑形劑)、1%海藻酸鈉溶液(薄膜形成劑)、5%紅麴色素，指甲油乾燥時間短4分，長糯米指甲油明度最高L值45.98，經摩擦試驗後，圓糯米指甲油色素附著力最佳，色差值△E 2.71。自製紅麴指甲油成本低5.95(元/ mL)天然無臭又安全。

本研究源自生活中，便利商店的糖果含有色素，因此，進行了一場食品色素大解碼研究之旅。研究結果發現： 一、色層分析效果：以用廚房吸水紙，95﹪酒精進行色層分析效果好。 二、糖果中的色素為人工色素，經ＣＭＹＫ數值分析，符合伊登十二色環混色原理。 三、天然色素與人工色素比較： (一)色層分析：天然色素，未出現新的顏色；人工色素出現新的顏色。 (二)加入酸鹼變化：天然色加酸鹼色素的顏色會改變，人工色素不變。 (三)色素混色變化：天然色素不符合伊登十二色環混色原理；人工色素符合伊登十二色環混色原理。 四、色素染色、定色效果：不同色素，浸泡酸鹼中性液體，定色效果不同。 五、利用人工色素具混色效果，可以製作「人工色素畫」。

由於人類太依賴塑膠產品，於是對地球造成極大的危機，如何減少地球上塑膠產品所占的空間是當今人類必須面對的最大課題；不然很快的，地球便被人類生產的塑膠製品所佔據。生物便缺少空間可以生存。所以，我們必須共同努力，往如何來解決我們人類所製造出來的垃圾尋求問題的解答，雖然可以把這些塑膠製品採用焚化、掩埋等等的方法，但也沒辦法完全解決這個問題。於是乎我們想到，若可以找到一種天然的方式來溶化塑膠，那不是很好嗎?於是，便開始了這次實驗的想法。\r 在老師的提醒之下，我們想起在五年級下學期的自然課中有一個單元正好談到酸與鹼，於是我們想到天然果汁的原汁是否能溶解人造塑膠?可以溶解到什麼程度?還有沒有更好的東西來溶解塑膠?我們設計一系列的實驗來證實天然水果的原汁可以融化人造塑膠，並試著找出更快溶解塑膠的方法，期望能運用在實際的生活上。

皮蛋是我們喜愛的食物，但具有獨特的色澤和風味，並含重金屬，因此多數外國人望而生畏。在研究中，我們先了解市售皮蛋製作方法與原理，再自製不含金屬的咖啡、胡蘿蔔、苦瓜等共8種改良雞蛋皮蛋，過程中我們先以光照檢測蛋白是否凝固以找出適合的浸泡天數，再更改浸漬液pH值以及溫度。我們發現不添加金屬化學藥劑，咖啡皮蛋pH為12，室溫約25℃時，浸泡12到14天的製成率最高。當pH為13，室溫約17℃浸泡21天，咖啡皮蛋的製成率最高，胡蘿蔔其次，且外觀極剔透漂亮。浸漬液pH13所需的浸泡天數較pH12少。室溫25℃所需的浸泡天數較室溫17℃時少。在硬度測試方面，當pH為13，室溫約17℃浸泡21天時，咖啡、苦瓜、胡蘿蔔皮蛋硬度均較高，觸感也較Q彈。