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化學科

電一下就知道

微型電解只能從顏色及氣味來判斷產物的種類與酸鹼性,本研究以不同的電解裝置來解決微型實驗無法定量的缺點。在氣體的檢驗除了氣味外,還以點燃的線香確認。溶液的酸鹼性除了酚酞外,也使用廣用試紙及pH計說明。在改變溫度的實驗中發現,溫度越高反應速率越快,陰極析出的量也越多。以石墨和銅電極電解硫酸銅水溶液,在陰極以銅電極析出較多,可說明活性電極的影響。以石墨電極分別電解硫酸銅與硝酸銀水溶液,陰極析出的量銀多於銅,則可以從法拉第電解定律中,通入相同電量時,析出的重量是和(原子量/電荷數)呈正比來解釋。另以銅電極電解碘化鉀水溶液,電壓由 9V降為3V時,陽極由I3-、 Cu2+變成了只有Cu2+,證明電壓大小會改變陰陽極的產物。

馬虎小組的妙探尋兇-解開影響冷製法馬賽手工皂「不成皂體」的關鍵之謎

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。

橋一喬就知有多少

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。

焦焦碳點,洋蔥之中-烤洋蔥碳點之性質分析

本研究主要探討三個部分:如何從有機物中取得碳點、此碳點在不同條件中的穩定性比較,以及碳點的應用。 結果顯示,一般的食物(如本實驗用的洋蔥)能透過烘烤的方式,由燒焦處沖刷下具有親水性的碳點(簡稱洋蔥碳點),這樣的碳點在紫外光照下會激發出藍色螢光,可穩定的分散於水溶液中。探討不同環境對碳點螢光強度的影響時,我們發現洋蔥碳點在NaCl溶液濃度0到1.0 M之間、紫外光照射0到60分鐘之間、pH值3.0到8.0之間有良好的穩定性。碳點的螢光特性可應用在生物顯影與金離子檢測中。前者結果顯示,洋蔥碳點與細胞混合後,在紫外光照下可清楚描繪出細胞輪廓;後者可透過螢光淬滅的程度與金離子濃度做出回歸直線圖,以線性方程式即可求得金離子濃度。

以自組儀器探討單寧酸與鐵及鉛離子之作用並開發為檢測方法之研究

為檢驗地下水的微量金屬,本研究修飾組裝可同時測定透光度及散射光的LED光電儀,微觀金屬與單寧酸作用,找出單寧酸適用濃度及金屬可偵測濃度範圍。研究中先以手機光譜儀測出單寧酸與金屬錯合的特性光譜,再以LED光電測定儀測定訊號觀察,推測其作用關係,試驗出適合檢測濃度條件。研究結果顯示,單寧酸對鐵及亞鐵離子皆會產生黑色錯合物,與其他金屬則產生沉澱。在低於濃度10-3M下只有鉛離子與單寧酸會產生沉澱。利用儀器的高靈敏度測量鐵離子與鉛離子對單寧酸產生的錯合物,經透射電壓值分析後,可成功量到10-6M鐵離子,而鉛離子則為10-5M。有別於一般的金屬檢驗方法,以單寧酸檢測法為創新且具穩定效果,成本低無污染,可用以測量出鐵或鉛的含量。

礦物自發性長晶現象與BHR機制之探討

“Spontaneous Growth of One-Dimensional Nanostructures from Films in Ambient Atmosphere at Room Temperature: ZnO and TiO2”( Shou-Yi Chang等人)在2011年發表的文獻中,提出一種新的生長奈米結構的方法-BHR(bond breaking-hydrolysis-reconstruction)機制,結合了應力和水氣可讓金屬氧化物自發性成長並長出一維奈米結構的氧化物。石膏晶體在自然界中生成的條件與水有關係,藉由進行硫酸鈣水化實驗驗證此現象,以濕度和放置時間作為控制變因,觀察到生成晶體的長度與溼度、放置時間有關,濕度越高、放置時間越長,所得的晶體尺寸越大且晶體形狀越明顯。透過BHR作用在花崗岩表面,發現表面生成的晶體尺寸與溼度、放置時間有關,濕度越高、放置時間越長,所生成的晶體尺寸越大,認為自然界中的矽酸鹽礦物有可能透過BHR作用進行生長,印證地球科學對紫水晶形成的理論不一定正確。

「香椿」風情~客家「香菜」大解碼

本研究源自有一天,在電視上看到新聞報導說:「氧化對人體有害,而有些植物具有抗氧化效果,對身體健康有幫助。」因此,展開一連串研究客家香菜抗氧化之旅。 研究結果發現: 一、客家香菜中,以香椿抗氧化能力最好。 二、不同部位客家香菜,以紅蔥外皮及香椿的莖抗氧化能力最佳。 三、客家香菜液濃度愈濃,抗氧化能力愈好。 四、客家香菜汁液的量愈多,抗氧化能力愈好。 五、客家香菜煮熟後,大部分抗氧化能力下降。 六、川燙時間長短,會影響客家香菜抗氧化能力。 七、客家香菜加鹽、加糖後,抗氧化能力下降。 八、客家香菜加酸後,抗氧化能力變低;但加鹼性物質後,客家香菜的抗氧化能力變高。 九、客家香菜加酒、或加酒榨汁後,抗氧化能力增加。

我的光會轉彎

本實驗是利用食品中具旋光性的光學異構物,如糖類分子溶液,探討在不同條件下食品中旋光性分子的特性。在足夠濃度下,透過偏光片等簡單的裝置,可以展現類似液晶顯示器的功能,產生炫目的七彩色光。並加以探討其他影響偏折色光性質的原因。

閃閃發亮

在化學冷光的反應中,以 luminol 發光反應最為常見,luminol 在鹼性環境下發生氧化作用激發成激態分子,此分子會放光的形式回到基態,我們改變氧化劑 H2O2\r 與催化劑 K3Fe(CN)6 的濃度,並畫出衰減的曲線圖,比較不同濃度的氧化劑和催化劑對 luminol 發光強度與時間的影響。收集完數據後,便可由反應模式,推導可能的反應情況,接著便可以求得其半生期,希望藉由此實驗所找出的\r H2O2、K3Fe(CN)6濃度,使高中物質化學課本中的 luminol 螢光示範實驗能達到更有效率及更易觀察的狀態。並試圖藉由化學反應速度與實驗參數的探討歸納出能達到最大亮度與最長放光時間的反應試劑條件。

核電?NO!河電?YES!

本實驗是找尋適當的材料製作「鈉複合式電極」來利用河川在出海時所造成濃度差的區域來發電。實驗討論的變因有不同的黏著劑不同碳布孔徑不同有機溶劑分別對電極放電度的影響,各個複合式電極完成後先在實驗室進行模擬複合式電極放電的過程,並且利用EXCEL對各項實驗數據逐一討論。接著自行設計出一個適合此電極的裝置。為了確認裝置的可行性還到附近的三條大河(濁水溪、大甲溪、曾文溪)實地取水進行實驗,並討論了此電極的「回收效率」與放電能力以及河流本身的特性對自製電極所造成的影響。經過多次實驗,得知赤血鹽與硝酸銅所製作的鈉複合式電極所產生的電功率以及回收率是最好的,電功率為0.967113瓦特,回收率達到83%。