全國中小學科展

化學科

能量。『油』我掌控。

本篇以動物油(豬、雞油)為原料,先固定好油的品質,再改變轉酯化反應中的各種變因,製備出動物性生質柴油。並將生質柴油與高級柴油以不同比例混合,試圖測出最佳熱值(針對傳統卡計,特別改良為自製測燃燒熱的裝置)。 先探討不同酸價下對熱值之成效,比較吸水前後之熱值差異(固定油的品質)。進一步研究實驗油:醇之莫耳數比、加熱時間、溫度及催化劑濃度對最終熱值的影響。 以最佳油組回頭比較植物油熱值,確認其成果。再針對燃燒後的CO2排放量做比較,以自製抽氣裝置和測量方式,探討其結果。

醉芙蓉真的喝醉了嗎?

在觀察活動中,我們發現醉芙蓉花瓣會隨著時間改變顏色。早上時是白色的,中午變成粉紅色,下午又變成紅色。我們想要知道醉芙蓉的變色原因,於是展開研究。我們透過不同操縱變因的實驗,如陽光多寡、不同燈光、色光、水溶液、溫度、氣體等,並利用自製色卡判別花瓣顏色,作為實驗結果。我們發現二氧化碳和低溫會明顯的減緩醉芙蓉的花瓣變色速度;而紫色光則能加速花瓣變色。我們也在實體顯微鏡下觀察花瓣變色狀態,發現存在花瓣上的色素類似指示劑,分泌後接觸到花瓣上的酸性物質使花朵變紅。

電照「膜」行

本研究探討以自製PVA黏膠薄膜,加上各種金屬片成為方便攜帶的輕巧電池。首先探討不同形式電池的發電效益,包括不同金屬片適合的配方膠,金屬片之間的距離,膠添加了不同添加物……等等。綜合以上條件我們分別串聯發電量最好的原味膠及鐵粉膠做成伏打電池以及加上隔離層的勒克朗謝電池, 驅動溫濕度計、鬧鐘、 LED燈,並嘗試用達靈頓電路放大電流的特性,希望可以降低串聯電池的個數,達到不錯的效果。此外我們發現鎂片可以明顯提高薄膜電池的發電效益, 可以讓LED燈亮長達9天。

「菇」「果」之「膠」-探討百香果果膠與香菇幾丁聚醣複合物性質

百香果皮、菇類和茭白筍殼為常見農業廢棄物,我們從百香果皮萃取出果膠,菇類萃取幾丁聚醣,改變幾丁聚醣與果膠的比例合成不同複合物,測量對水、油及染料的吸附,當複合物果膠的比例增加,吸水和油的比率會上升,亞甲藍及甲基藍均以物理吸附為主,隨果膠添加量增加,亞甲藍在1:3後低濃度有化學吸附;將不同纖維長度的茭白筍殼製成紙作為基材,複合物塗佈在紙上測吸水、吸油和作用力,當筍殼紙纖維越長拉力會越大,但厚度也越厚,故應力反而越小;筍殼紙添加複合物後吸水和吸油性質會受到共同的影響,吸水和吸油率在複合物1:5時最佳,而筍殼纖維1cm>打散;筍殼紙添加複合物後打散纖維的拉力有明顯提升,但筍殼纖維1cm則無明顯提升。

”銅”樹銀花

在偶然的機遇下,我們原為盛裝泥狀銅而放在負極下的小瓶子,播成了美麗的〝銅〞樹 銀花。自此開始研究操縱的方法及原理,我們改變不同的變因,包括電解液濃度、電極材質、 液面高度、電壓、電解液溶質等因素,並且探討這些變因對銅樹現象的影響。

一「碳」究竟

石墨烯是新興的奈米材料,其導熱、導電性能極佳,在新一代電子原件的製造上極具發 展潛力。若以傳統方式取得石墨烯十分不易,且在製成後又容易互相堆疊而回復成多層結構的石墨。經進行文獻回顧後發現:石墨烯可藉由化學方法,配置適當分散液,以超音波長時間震盪,直接由石墨原礦剝離進而取得,並均勻分散於溶液之中。此方式之製程較為簡單,且可避免其於生成後又再度相互堆疊。分散液在製程中是較易控制的反應物,適合進一步開發及應用。透過本研究之實驗, 80% N-甲基吡咯烷酮配合37000Hz的震盪頻率,震盪 8 個小時,石墨烯分散液的濃度可達到 246.5665ppm,產率約為 5%,有助於未來工業上的實際應用。 實驗步驟示意圖:

油一好沒兩好──大豆沙拉油使用一次與二次特性探討

最常出現在生活當中的油品是大豆沙拉油,本實驗藉由多種的化學分析方法,探討分析影響油品品質的因素。經實驗後發現,觀察油品密度變化(需以標準品為基準線),可區分油品是否經過化學過濾法處理,若變化度為正斜率,則此油品應經過化學過濾法處理。二次油品(未經過化學過濾處理法),液體密度變化初期最明顯,兩天後變化減緩;層析高度低於空白樣品;紅焰色略增、綠焰色下降;發煙溫度變化不明顯、沸點大幅增加;加熱約30分鐘後酸度開始急遽增加。而經過化學過濾法處理後的二次油品,液體密度變化差異度與時間成正比;層析高度大幅下降;紅、綠兩焰色強度均下降許多;發煙溫度變化不明顯、沸點大幅增加;加熱約30分鐘後酸度開始急遽增加。

鉛金一髮~利用自製的光度計與奈米金檢測溶液中鉛離子的濃度

為了能快速且低成本地檢測工業廢水中鉛離子的濃度,本研究利用奈米金溶液遇Pb2+會產生顏色變化的特性,搭配自製光度計,成功地檢測鉛離子溶液中Pb2+的濃度,靈敏度可到5x10-5M;若再搭配沉澱法,便可將鉛離子從重金屬混合液中分離出來,並單獨檢測其濃度;本組在實驗上模擬了工業廢水,配製出同時含有Pb2+ 、Cu2+ 與Ag+的重金屬混合液,並成功且準確地偵測了鉛離子的濃度;利用本研究所發展出來的沉澱流程,若混合液中同時含有Hg2+、Cd2+、Ag+、 Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+與Pb2+等重金屬離子,仍可成功偵測鉛離子濃度。 此外,本研究利用自製光度計檢測出奈米金結構易受低溫(0℃以下)、酸與電解質的影響,但較不受到高溫、鹼與非電解質影響。

荖生藏碳-探究荖葉的螢光碳奈米點

本研究在開發一種新的原料合成螢光碳奈米點,以台東的特產荖葉當作碳源,研究此碳奈米點在不同條件下的穩定性和螢光特性,進而探討未來的應用。 我們將荖葉烘乾磨成粉以水熱法進行碳化,進一步純化後,合成水溶性螢光碳奈米點,碳奈米點在紫外光下放出藍色螢光,相對螢光量子產率約為5.4%。在不同條件下檢測環境對碳奈米點螢光的影響時,我們發現在0到1.0 M的NaCl水溶液、紫外光照射50分鐘、pH 2.0~12.0間,碳奈米點皆有良好的穩定性,其螢光強度沒有明顯的變化。將此碳奈米點與各類金屬離子混合後,只有汞離子會造成碳奈米點的螢光強度下降,經調整或許可以開發出對汞離子有選擇性之碳奈米點。未來可應用此碳點的螢光特性作防偽辨識、生物顯影等功能。

以自組修飾光學檢測儀器探討甜菜紅的特性及與銅鉛離子的作用

本研究自組光學檢測儀器,探討甜菜紅與銅鉛離子的作用特性,用於評估含甜菜紅蔬果與銅鉛接觸之食品安全,及應用於銅鉛離子檢測的開發。研究中先測試自組儀器的穩定度,尋找不同色光測定甜菜紅靈敏度及適用濃度範圍,以光譜強度的消退探討銅鉛離子與甜菜紅的作用及不同酸鹼值的影響。研究發現銅鉛離子均會消退甜菜紅的光譜強度,因此在銅鉛接觸下,甜菜紅將有食安的疑慮。研究也發現,在pH 10甜菜紅與銅鉛離子具有穩定作用關係,銅離子在濃度4×10-5M以下有線性關係,偵測極限為0.095ppm;鉛離子在濃度2×10-5M 以下有線性關係,偵測極限為0.25 ppm。因此,利用甜菜紅的光譜強度,有潛力開發為銅、鉛離子的檢測方法。