化學科

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。

一般溶液電導度測量是利用定電壓測電流法來測量，結果較不準確且再現性差，利用惠司同電穚電路自製導電度計，在測量的穩定性及準確度表現均較佳，且可以減少極化效應和電解作用的干擾。導電度計應用在沉澱滴定及酸鹼滴定上，均有不用指示劑即可判定滴定終點的優勢，有效的減少人為誤差的產生，而本實驗量測的誤差小於3%。在醋酸的解離常數測量，導電度計與作圖法配合可以準確的找出醋酸的解離常數誤差小於1%，比pH計測量醋酸的解離常數的誤差3.94%更為準確。導電度計用於測量乙酸乙酯的水解反應，由Kt-(K0-Kt)/t圖所呈現的線性及半生期時間計算為二級反應，溫度愈高反應愈快，我們成功求出反應的速率常數及活化能，其結果比使用pH計測量更準確。

在高一化學課本中，有談到過飽和結晶的現象，另外在一些書籍上提到以蒸發的方式析出晶體，但未深入解說探討，使我想深入探討長晶的奧祕，並長出較大的晶體。

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」。

全班曾用冷製法做馬賽皂，只有我們不成皂體。逐步改變變因解謎：橄欖油過量造成配方中總油鹼比例超過5:1，即鹼量不足，使皂體偏向軟塌不成形發展，但仍成固體；一旦橄欖油失手量達3240克使總油量與總鹼量的比例達10：1，則即使4位組員分別打皂增加人為變異皆可重現當時的不成皂體，甚至再攪拌到Trace入模保溫後仍是不成皂體。實驗數據顯示我們的馬虎造就橄欖油量過多和手動攪拌互相影響使油鹼混合液從入模保溫到開箱晾皂前這段時間的含水量較高。研發暖氣定溫25℃加除溼模擬適當晾皂環境成功縮短晾皂時間。解謎過程出現無法忽略的事實：晾皂期皂體重量減少百分比和pH值的趨勢關係視為肥皂熟成的雙向判斷。意外發現不成皂體的多元面貌值得未來深究。

本研究以碘液為中心，探討在各種變因中碘液顏色的變化。討論的變因有打入氣體、提高溫度、加入不同的電解質及照射紫外線，就上述各種變因設計多項實驗，實驗中我們以分光光度計測量碘液吸收值，進而討論碘液在不同環境下吸收值的變化與反應級數，並探討碘液完全褪色後可能的產物。

為了瞭解AuNT water對生物生長以及分子擴散速率的影響，本實驗比較分析了奈米金水(Au nanoparticles(NPs)-treated water, AuNT water)及去離子水(Deionized Water, DI water)對於綠豆、螺的生長觀察實驗，以及細胞實驗。結果顯示，以AuNT water加養分種植綠豆及養殖螺的組別生長情形較佳，推測AuNT water 可以提高水中養分進入生物體的效率，使其生長情形較好。而在培養HCT15直腸癌細胞的實驗當中，我們以兩種不同水培養細胞，加入癌細胞藥品cisplatin(CDDP)。由數據分析，ＡuNT water加入藥物比DI water 更能夠抑制細胞生長。在以自製透析儀器探討AuNT water對擴散速率的影響方面，模擬血液透析過程的實驗結果顯示，物質在AuNT water中擴散速率較快。本實驗研究結果可作為AuNT water是否可以作為營養物質、藥物的輔助吸收工具之應用參考，也可在血液透析方面做延伸性的研究。

我們的研究，是以牛糞中豐富的HPO4-2吸附水中的重金屬離子。先透過自行設計之綠色分析技術，以簡易電池原理，分析水中Cu2+濃度，接著做出水中Cu2+與電壓、電流之檢量線。若將處理過後的牛糞置於水溶液中，便能有效地吸附Cu2+，為相當好的吸附劑，而且吸附率可達到99%以上。而牛糞吸附重金屬離子後，可以取出並製作成重金屬活性碳。分析重金屬牛糞之成分後，發現其已碳化成活性碳。活性碳又可做為超級電容的電極，且含重金屬離子的電極可以大幅的增加電容之電容量。在簡易電容測試中，以及鈕扣型電容實驗結果顯示:我們測出，牛糞吸附重金屬離子活性碳，在適當電解液下，具有相當高的電容量。

本研究利用氧化還原反滴定，探討二氧化錳在不同變因催化雙氧水後變質程度影響，並改變溶液酸鹼值、添加鹽類等方式抑制及回復二氧化錳催化後變質情況。透過反滴定可推論錳價數會由+4價降至+2價。並發現雙氧水濃度越高、體積越多、催化時間越長及初始溶液pH值越小的情況下，二氧化錳變質程度越明顯。溶液中添加氯化鈉與亞硫酸鈉雖然都能使反應速率增加，但沒有抑制變質的現象。將變質固體浸泡亞硫酸鈉雖能使錳價數少量回升，但不符合環保效益；浸泡氫氧化鈉濃度0.1M以上時，則可觀察到錳價數有明顯回升。本研究發現高國中對於催化劑的定義，並不適用於二氧化錳催化雙氧水的實驗中。建議改成定義適用「理想催化劑」，並說明真實催化劑可能的變質情況。

使用電解法進行重金屬廢液回收被人詬病之處是高耗能，高成本。但本實驗使用硫酸銅水溶液為實驗藥品，利用所發現的自發性感應電極與外加磁場裝置，在電解槽中放入中央平行碳片與外加磁場，與對照組相較最高可達到17.09倍的回收量，且耗能也僅為對照組的7.99%，提高了92.01%的能源使用率；同時發現外加磁場強度越強、中央碳片數量越多可提高整體的銅原子回收量與降低耗能；此外，可利用右手開掌定則解釋為何可增加銅原子的回收量與降低整體耗能、增加整體裝置的電流等現象。本實驗所設計的裝置可作為重金屬廢水處理的重要參考。另研究中也測得中央自發性感應電極所產生電位差，可提供自發性感應電極發生機制的重要依據。