化學科

本研究透過電解含有硫酸根溶液的實驗，瞭解生活中以不鏽鋼為材料製造的產品，是否含錳過量的情形，並且藉由實驗改善調整檢驗之精確性與方便性。 實驗目的著重於簡易性和安全性，從不鏽鋼的相關文獻開始，分為十二個部分，經由實驗操作觀察，發現含有硫酸根的溶液，在不鏽鋼中電解後和錳離子反應成桃紅色的硫酸錳，最後選擇9V的電壓及5%的硫酸鉀溶液為合適的檢驗工具；進而設計檢驗的試紙，ok繃為合適的材質，經由實驗的設計，電解時加1毫升的水於檢驗試紙中，即可檢測不鏽鋼含錳情形。 最後實際測試不鏽鋼產品，檢測實驗的可靠性，從SGS的檢驗報告和研究的實驗結果進行核對，發現確實可以使用此實驗方法檢驗不鏽鋼產品含錳量是否過高。

本實驗所參考的自然課程為三年級的「溶解」、四年級的「燈泡亮了」及五年級的「生活中的酸鹼」、「植物世界」，我們運用生活中唾手可得的材料，例如：銅片和鋅片，分別當做電池的正、負極，以檸檬汁、海鹽(電解液)和果凍粉(吸附物)混合，吸附以58%酒精萃取的小葉欖仁汁液，並配合葉綠素光照實驗，在實驗前用簡單的儀器對光源與色光進行分析。發現不同的光源與色光照射下，葉綠素電池產生電能的效果也會有差別，且符合葉綠素對紅、藍光吸收較強的特性，若是吸收紅、藍色光混合成的桃紅光照射，則會有更高的電功率產生，串聯三個我們製作的葉綠素電池，也能夠使小顆LED發光、液晶零件發光等。

海藻是近年來熱門的新「食」尚，更是絕佳的抗氧化物，我們採用碘滴定法來比較4種海藻及4種蔬果的抗氧化力，不論是哪一種海藻的抗氧化力都比蔬果佳，更以裙帶菜的抗氧化能力最好。但海藻汁液放置越久，抗氧化力越差。經加熱後，海藻抗氧化力明顯下降許多，因此，海藻是不建議經由長時間烹煮的。平時所用的調味料等添加物也會降低裙帶菜的抗氧化力，但是鹽或醬油的抗氧化力影響較少。裙帶菜又以海帶芽部位的抗氧化力最佳，所以可以多選擇海帶芽食用，來獲取更多的抗氧化物。裙帶菜及地瓜葉都具有防止蘋果褐變的性質，但又以裙帶菜在抗氧化能力上比地瓜葉更有顯著的表現。

優點： 一、今年作品的件數國中組與高中組的都多於國小組的，與往年的情況略有不同，難能可貴（考慮升學壓力）。 二、國小組的研究題目多數與實際生活有關，高中組的則有偏重理論性探討的趨向。其中高小組第一名『尋找「白齒黑牙」的根源』探討行程齲齒的原因與飲食習慣比較，內容周延、數據充足而且學生態度認真，思考靈活，可供有興趣於科展的同學參考。 三、作品中有數件比往年的有所進步，這些作品的共通點是（1）周延的計畫。（2）較長時間的研究。（3）比較晚整的數據。（4）表達能力強。 尚待改進： 一、要廣查文獻，據實以報。 二、科學研究要能量化，根據事實做合理的解釋，不要勉強推理。 三、雖可大膽假設，但必須要小心求證，不要自認理所當然。

本研究以方便取得的材料及簡易的操作程序，發展新穎且對環境無害的氧化鋅凝膠製備法。實驗首先尋找製備氧化鋅凝膠的方法，接著探討影響凝膠形成的因素，包括電解質種類、電解液濃度、電解液添加酸或鹼、外加磁場以及反應金屬的形狀等。最後針對製備的氧化鋅凝膠進行吸水性、紫外線遮蔽程度、導電性及發電效果等測試。研究結果顯示，鋅線圈與表面為氧化銅之銅線圈於食鹽水中反應速率較快，是製備氧化鋅凝膠的較佳方式。氧化鋅凝膠可吸收自身質量一倍以上的水，能遮蔽75%以上的紫外線。另外，氧化鋅凝膠發電最高電壓可達140毫伏特，最大電流可達70微安培。本研究能以簡易方式製備氧化鋅凝膠，具有推廣及應用的價值。

本研究以不同水解纖維素的方法，包括傳統酸水解、微波及臭氧法，完成效果比較，並以各方法最優勢理論組成最快速且產醣量最高的水解程序，最佳水解合併程序的木屑水解量平均超過傳統水解62.5%。再以麴菌發酵將醣轉為生質酒精，以止逆閥自製簡易即時取樣發酵裝置並研究效率最佳的麴菌酒精發酵，其中速發酵母平均一天酒精生成率高達約90.5%。 藉由基礎水解及發酵研究成功設計一套「低耗能、低成本、低汙染、高效率」自製可攜式簡易水解發酵膠囊進行纖維素水解，轉化為醣後又可在同一膠囊中加入麴菌進行酒精發酵，效果極佳，提升轉換率達63.8%。本研究進一步透過此自製膠囊推廣到廢棄稻草桿、甘蔗渣、甘蔗皮等，皆可得到極佳效果。

網路看到水中自由餘氯被食物或人體吸收的實驗，這說法讓我們疑惑，因此想研究自由餘氯真的被吸收了嗎？ 以膠帶沾黏實驗物質的方式將實驗物質「間接」加入自來水，再用DPD餘氯測定液觀察變色情形，發現測定液呈現透明，表示水中沒有自由餘氯，但實驗物質本身沒有接觸到自來水，不可能吸收自由餘氯，是口腔、水果、茶葉、米溶入水中的成分把自由餘氯還原成氯離子；以總氯餘氯測試計測量，觀察水中「總氯、餘氯、結合氯」的變化，發現洗手、洗菜時，是手與菜上的細菌、表皮細胞和自由餘氯反應變成結合氯，才使自由餘氯濃度下降，並不是手和菜吸收了自由餘氯。我們的實驗可以證明，目前網路上關於自由餘氯被吸收的說法，都不是事實。

本研究中，首先找出海水鹽度的最佳測定方式，再使用了多孔洞材料進行海水中離子吸附，並以簡易針筒取代傳統層析管，降低成本並增加㩦帶便利性。實驗中發現多孔洞材料中孔洞材料的吸附效率較高，由於孔洞材料表面可藉由酸化前處理使其帶正電荷以提升離子吸附量，並探討溫度、時間、溶液種類及濃度等變因的影響找出最佳化結果。除此之外孔洞材料也可透過離子交換增加吸附能力，利用鹽化前處理將孔洞材料孔洞填入鈉離子後再與銀離子進行交換，提升吸附力。從實驗結果中，我們得知酸化與鹽化前處理的機制雖然不同，但都能有效降低海水鹽度，且與市售陽離子交換樹酯比較，淡化海水的能力大幅提升。期望能藉此基礎在未來開發便利且低成本的海水淡化法。

人體代謝是以氧化反應為主，因此會產生許多自由基，自由基會不斷攻擊或破壞人體各器官的細胞，而自由基的剋星即抗氧化物。因此本研究依所蒐集可能抗氧化效能不錯的食品，以二種不同的滴定法，交互檢測其抗氧化性，以加強其信度；而二種不同之滴定法的滴定終點皆與顏色有關，為減少對顏色直觀判斷誤差，因此更輔以自製光度暗箱設計，設定滴定終點顏色透光度標準值，使檢測結果更增嚴謹性。最後以效能最佳之芭樂、綠茶粉及維他命C製成天然抗氧化皂及抗氧化乳液，成功具體看到此三種產品的抗氧化效果。

近年來不斷探討能源議題，其中以太陽能源深具前景！在各式太陽能電池中，染料敏化太陽能電池具有成本低、透明、簡易等優點。本實驗採以改變染敏電池中的染料種類，並探討添加不同比例、酸鹼性之奈米金，發現紫色高麗菜汁不論在何種環境及混合比例下，皆有較為均等的效能表現，在花青素染料分子作為光敏化劑時的選擇上較為合適。實驗結果發現，酸性環境下的電池效能雖有提升，但是與奈米金的添加似乎沒有關係，而鹼性環境下，添加奈米金比例為8/2 (染料/奈米金)者皆有較佳的電池效能，其中又以染料茄子汁的電池組其轉換效率可達0.519%(測量面積0.01cm2)；我們進一步檢測I-V曲線發現，奈米金的存在能有效縮短分子能隙，提升染敏電池的開路電壓及光電轉換效率。