化學科

本實驗使用了有機鹼、無機鹼和生物鹼以及月桂醯谷氨酸來行皂化反應，藉此製作出三種不同的肥皂。這三種肥皂皆以五種比例來製作，分別為酸鹼莫耳數比1:0.9、1:1.2、1:1.6、1:1.85、1:2.1，並進行肥皂性質的測試，分別為pH值、乳化穩定性、起泡性以及表面張力。由於咖啡因皂性質表現不佳，因此由酸鹼莫耳比1:1.85改良了鹼的反應物，製成由三乙醇胺與咖啡因做為鹼的混合皂，再進行肥皂各項性質的測試，並與市售肥皂進行比較。

本研究秉持綠色化學之精神自製反應槽，並探討電解硫酸鋅溶液之研究。實驗就電極距離(1.0 ~ 2.0 cm)、施加電壓(9 ~ 21V)、溶液濃度(1x10-3 M~1x10-2 M)、不同正極材料和不同金屬溶液(分別包含Zn2＋、Sn2＋、Ag＋、Co2＋)進行討論。 當電解硫酸鋅溶液且鋅為正極時，電極距離之倒數和鋅金屬生長速率呈正比。當施加較大電壓時，鋅金屬生長速率有越快的趨勢，電解溶液濃度和在45秒內析出鋅金屬量成正比，也和鋅金屬生長速率成正比。 當電解硫酸鋅溶液且銅為正極時，除鋅金屬析出外也發現銅金屬析出，溶液濃度越高則銅金屬生長位置距離負極越遠。當電解1x10-2 M不同金屬離子溶液時，金屬生長速率快慢為銀>錫>鈷>鋅，而銅金屬生長距負極距離為鋅>鈷>錫>銀。

微生物燃料電池的陽極是用酵母菌在混有石墨粉的低筋麵粉或糯米中培養，數天後，加水覆蓋，當底部成為缺氧狀態時就完成了。我們發現培養酵母菌的營養物質的重量、培養的時間或石墨粉的純度、質量、顆粒大小等，都會影響陽極氧化電位的高低。 用兩層玻璃紙包著石墨棒和98%的石墨粉做為陰極，不需通入空氣，就可以維持很高的還原電位。通入空氣之後，還原電位會增加。陰極泡水4天後，可以去除石墨粉中影響電壓的物質，提高還原電位。 以糯米製作出來的微生物電池最大電壓0.455V，添加適量的葡萄糖，電壓可達0.651V，如果加入鐵圈到微生物底泥中，電壓可達0.823V。 本研究獨創的單槽式微生物燃料電池，構造簡單，電壓穩定，一次可以操作多個，有利於多種變因的探討。

我們查詢綠建築資料時發現可製造「透明木材」當環保建材，但相關資訊大多是介紹如何做出成品而沒有定量討論不同變因的影響，因此我們開始設計實驗探討不同因素會如何影響透明木的特性，並可將結果拓展至應用層面來推廣此綠建築材料。 實驗發現鹼性亞硫酸鈉法中的氫氧化鈉與亞硫酸鈉是以不同的反應機制分別將木片中的木質素溶解出來，濃度越高、溫度越高效果越好，但氫氧化鈉濃度或反應溫度過高都會有反效果；以極性質子性的醇類當溶劑效果最好，次佳為極性非質子性的丙酮；不同種類去木質素藥劑與木片填充物都可成功製出透明木只是成品特性不同；最後成功製出較厚的透明木得到較強的韌度與較好的隔熱率，為綠建築的應用增加更多可變性。

研究校園樹種的類胡蘿蔔素含量及萃取方法製成的自製光合色素天然洗髮精。以分光光度計測量類胡蘿蔔素的濃度且計算含量，發現垂榕向陽葉的類胡蘿蔔素含量最高1.01(mL/100g)。經丙酮萃取再以4M氯化鈉溶液鹽析後，可得最高類胡蘿蔔素含量1.70(mL/比對照組增加39%的類胡蘿蔔素含量，能替代二次萃取的丙酮。以 LED燈光照垂榕，發現以藍光1600lux連續光照24小時/日後，可以達到最高類胡蘿蔔素含量變化率58.69%。以校樹 萃取出的類胡蘿蔔素加茶籽粉製成的自製光合色素天然洗髮精，經自製洗髮試驗裝置洗髮後，測量出洗髮水的導電度，發現去除模擬人體油脂量大於市售洗髮精，TDS279ppm，pH5.96呈弱酸，可維持人體皮膚健康，天然環保且成本低、製備容易，未來可應用至洗手乳。

本實驗探討luminol(又稱魯米諾、發光胺)- H2O2- K3[Fe(CN)6]化學冷光系統在不同氧化劑(H2O2)濃度、催化劑(K3[Fe(CN)6])濃度、pH值和溫度下，對luminol發光現象的影響，並加入奈米金屬(奈米銀、奈米銅、奈米氧化鐵)探討其在反應中扮演何種角色。我們以自製螢光偵測裝置蒐集數據，發現奈米金屬可作為此發光系統的催化助劑(catalytic promoter)，並進一步探討最佳濃度和溫度條件，其中奈米銀展現最佳的增強效果，同時討論奈米金屬增強發光的機制。

本研究希望找出天然防曬物質，替代防曬乳中化學成分二苯甲酮-3，降低海洋汙染。以咖啡渣為原料，經管柱層析法分離咖啡渣萃取物，丙酮、丙酮：乙醇＝6：4 、丙酮：乙醇＝4：6 、乙醇四種比例依序沖提，共分得四個區段粗萃物，再以分光光譜儀分析抗紫外線能力。發現：極性較大的溶劑沖提後，收集到的第3、4區段粗萃物，紫外線吸收能力佳，在UVB及UVA波段皆有良好的抗紫外線效果。其中第4區段粗萃物紫外線吸收範圍最寬、吸收度最高，吸收光譜曲線與化學防曬物二苯甲酮-3相似。若將各區段粗萃物添加至二苯甲酮-3溶液，皆有提升紫外線吸收的效果，添加的濃度越高，紫外線吸收度越高。顯現樣品應用的可行性，可增加自然環保及經濟利益。

本研究針對製作水膠囊的方法做測試，突破Ooho的作法，建立最佳雙層膜水膠囊的製作模式，並歸納出製作雙層膜水膠囊的理想濃度為0.5~3.0%的海藻酸鈉水溶液與0.8%、1.0%的氯化鈣水溶液組合。如果浸泡在0.2%氯化鈣水溶液中並冷藏來保存10天，水分的流失率只有6.8%，且不易破裂。至於耐力測試，以1.0%的海藻酸鈉水溶液所製造出的雙層膜水膠囊在耐重力478.2 gw、耐拉力212 gw及耐摔力16.8 cm測試中表現最佳。囊膜分解觀察結果，囊膜面積經過30天，在空氣中可分解至僅剩3.7%，既不占空間又環保。至於水質測試，雙層膜水膠囊水的pH值、總硬度、TDS測試都符合飲用水質標準，大眾可以安心食用。最後飲料膠囊的成功開發，更可以提高大眾接受度，達到環保減塑目標。

自然課「水溶液」單元，我們好奇怎麼得知溶液中溶質的濃度？鹽是生活中常用的佐料，但鹽攝取過多有礙健康，因此我們決定探討溶液中的鹽度檢測。針對純鹽水，自製比重計、光折射率及通電電流都是可行的方法，鹽的濃度越高，比重計的沉水深度越淺、光的折射角越小、通電電流越大。加了糖的雙溶質溶液，自製比重計、光折射率都會產生偏差，糖的濃度越高產生的影響越大，運用光折射原理的市售鹽度計也一樣會產生偏差；通電電流的檢測方式，糖濃度5％以上，電流會受影響而變小，但當糖濃度5％，通電電流並不會產生明顯影響，因此我們以通電電流來檢測市售火鍋湯底的鹽度，能有不錯的成效。改以太白粉為第二溶質會產生黏滯性，適用的濃度則為3％。

每種物質都會結晶嗎？它們的結晶形態都相同嗎？在偏光鏡檢下是否都能呈現旋光性？如何培養出鹽的大結晶？鹽的結晶能做什麼應用呢？本研究利用自製的偏光顯微鏡和科學maker手機偏光顯微鏡的觀察得知：不是所有物質都能產生結晶，像白醋、米酒、蛋白、麥芽糖等無法產生結晶，而能產生結晶的鹽和醬油類沒有旋光性；糖、味精、紅酒和清潔類物質則有不同程度的旋光性。每一類的結晶形態也都不相同，可以用來判斷溶液中可能含有什麼成分。實驗中還發現，容器中的細小鹽結晶會跟主要培養的晶體競爭鹽分子，勤於更換容器才能養出大結晶。利用鹽的結晶可以做成具有療癒效果的偏光萬花筒、鹽燈、晶洞和鑽石樹等。