化學科

本研究旨在探討埤塘水質的含氧量，其是否超出定溫下的飽和溶氧量，觀察各個不同的水域溶氧量的差別，可大致看出該水域的生態形式。藉由模擬埤塘水，來避免一般水質的其他物質影響測定，我們推測埤塘裡的藻類是以奈米氣泡的形式來釋放過多的氧氣，使其達到過飽和，因此我們以超音波震盪產生奈米氣泡，改變不同的作用時間。發現當溶氧量到一定的程度以上，再繼續通入氧氣並震動所溶入的氧氣含量不會再顯著上升，而是在一定的區間內上下停滯，即奈米氣泡溶液達到該溫度下，最大的奈米氣泡含量，模擬結果顯示，若埤塘並沒有流動，是可以產生奈米氣泡來增加其氧氣含量，與後來進行的實地測試相符。而水中生產者越多，水體較為靜止，可測出較高含氧量。

從導電黏土的製作原理，意外發現利用電阻差異製成的音樂鉛筆玩具，於是激發想像力要製成音樂黏土電子琴。本研究企圖尋找製作導電黏土與絕緣黏土條件，並利用材料組合的電阻差異製作音樂黏土電子琴。研究發現，1. 自製導電黏土是可行的，比較不同的電解質，加鹽是比較好的選擇。2. 導電黏土採用中筋麵粉且不需加糯米粉較佳。3. 絕緣黏土的則適合加入糯米粉，並以橄欖油取代水。4.以導電黏土與絕緣黏土，搭配簡單電子材料可完成發光電路。5. 以IC NE555P製作音樂黏土加微量的純水調音，可有效增加黏土發聲音頻範圍。6. 用arduino可程式化將電阻值轉換成音頻的方法，能穩定發出固定音階，能製作音樂黏土電子琴。

BR振盪反應中，在配製溶液時需加入硫酸，使溶液呈酸性，又振盪具有無、金、藍三種顏色的變化，我們想利用指示劑在其中多穿插一個顏色，在多次實驗後，我們成功的做到了四色振盪（無➝金➝藍➝紅），也進一步以濃度、溫度為變因，並且利用Arduino 的感光電阻，來客觀檢測顏色變化，檢測四色振盪反應在不同濃度、溫度下的週期與週期數變化。

此研究主要以手機app『科學日誌(Arduino science journal)』研究各項變因對藍印術反應速率的影響。發現普魯士藍並不會溶於水中而是懸浮在溶液中或產生沉澱。研究結果發現UVB紫外光組的反應速率明顯高於LED組與日光燈組。雙氧水與硫代硫酸鈉不是對光敏感的還原劑，對光敏感的還原劑其還原能力順序為：草酸根>檸檬酸根>酒石酸根。鹽酸與稀硫酸的濃度對藍印術反應的反應速率沒有明顯影響。硫酸在較高濃度時會使藍印術的反應變慢。對於反應級數的研究，根據實驗結果可得到草酸根的濃度對反應速率應為1級;赤血鹽的濃度對反應速率為0級;三價鐵離子的濃度對反應速率應為2級反應。 R = k〔C2O4 2−〕1〔Fe(CN)6 3−〕0〔Fe3+〕2，並由級數推估出可能的反應機構。

自配1%酚酞酒精溶液，在進行微型酸鹼顏色判斷時，會因為酸鹼溶液與指示劑之間比例問題，造成酚酞溶解度下降而出現白色混濁，造成顏色誤判；(1%酚酞酒精溶液/酸性水溶液)比值在pH=1、2之HCl水溶液產生白色的範圍依次為1.1~10.3、1.3~10.0；pH=1、2之H2SO4水溶液產生白色的範圍依次為1.4~15.0、1.8~10.0。0.1%、0.5%、1%酚酞在pH=14之NaOH水溶液，均可觀察到粉紅色褪色為無色；pH=15則因出現白色混濁，無法清楚判斷變色；0.5%酚酞在pH=-1的HCl、H2SO4可觀察淡淡橙色。0.07~0.6M的NaOH在0.01M酚酞中的褪色動力學，褪色反應隨著NaOH濃度增加而變快，可以得到反應速率常數k=0.032M-1s-1。而在NaOH溶液中加入酒精，酒精含量越高的情形下，會使得褪色的反應速率變慢；若改加入丙酮，反應速率差異不大。

海藻酸鈉水溶液和乳酸鈣水溶液混合後可形成具有韌性的膜狀物質，本研究嘗試利用此特性來製成可分解的類塑膠。首先我們嘗試於薄膜添加其他物質來加強其載重、耐受性，發現到若是在海藻酸鈉溶液中混入紙漿，即能有效增加其載重能力。而後檢核自製薄膜若是承裝不同物質時是否影響其性質，本研究發現鹼性物質會造成自製薄膜結構弱化，以致載重能力變差；溫度對於薄膜載重能力無顯著影響；而接觸油脂類物品，隨著接觸的油量越多薄膜亦呈現弱化的趨勢。考量到此薄膜要能自動分解，我們最終探討薄膜在土壤中的分解速度以及不同環境下的分解速度，相較於塑膠袋，自製薄膜在埋入土壤5天後多能看見部分結構分解情形，且若環境趨向鹼性，分解效率將會越佳。

研究木瓜樹的木瓜蛋白酵素活性及萃取、純化方法製成的自製木瓜蛋白酵素牙膏。以氫氧化鈉滴定法測量酵素的活性，本研究發現，木瓜樹未成熟的果實，木瓜蛋白酵素活性最高：氫氧化鈉平均滴定體積 3.93 (mL)。以純水萃取後再過濾的上清液，經超音波震盪、pH 7緩衝溶液浸泡、烘箱50 ℃ 乾燥，活性是置於室溫25 ℃ 的2.11倍。以硫酸銨純化，活性為未經純化酵素的1.63倍，最後以豬腸膜分離硫酸銨。自製木瓜蛋白酵素牙膏，能分解口腔內的蛋白質表膜層，除去最難去色的咖哩粉色素，增加自製木瓜蛋白酵素牙膏與咖哩粉唾液混合液間的反應時間為5 分鐘，以自製木瓜蛋白酵素牙膏0.5 g添加市售木瓜蛋白酵素牙膏0.5 g，潔牙後的色差值ΔE 1.49最小，優於市售木瓜蛋白酵素牙膏ΔE 2.05。

本研究探討以光電延長電化學電池壽命的可行性，在鋁銅電池兩電極間置入以幾丁聚醣為載體含有葉綠素、氯化鈉、及醋酸之膠態電解質所組成的新型三明治電池。電池以鋁網為陽極、中空銅框為陰極，太陽光經照射光敏染料的葉綠素，激發電子，傳遞電子至陽極，還原被氧化的鋁減緩消耗，被氧化激發態的葉綠素則為經外線路傳遞到陰極的電子還原為基態。研究結果顯示於葉綠素溶液中，加入幾丁聚醣(3.0%)、氯化鈉(0.6%)及醋酸(1.0%)，所配出的膠態可得最好的最佳組成及條件，照光情形下含葉綠素之電池比不含葉綠素之電池電功率下降速度慢很多，證實以光電延長電化學電池的壽命的可行性，本研究為一種環境友善的新型太陽能光電輔助鋁銅化學電池。

本實驗目的為探討不同製作條件下，對鉍結晶顏色的影響。 研究發現，鉍結晶的顏色會受到冷卻速率影響。冷卻速率的部分，正常環境下坩堝熔化的鉍結晶多是金色，不鏽鋼的多是藍紫色，放入水中會得到銀色結晶，冷卻時加熱溫度越高的鉍結晶，藍色部分越多。色光照射對鉍結晶的顏色沒有影響。只有加入陰離子表面活性劑時，成功的製作鉍結晶，顏色為金色。 冷卻時的溫度會導致表面的氧化層（三氧化二鉍）表現出不同的相，加熱溫度越高，藍紫色的γ-phase所佔的比例越高，金色α-phase比例越少。而金色部分抗磁性較強，藍色較弱，未來希望可以將鉍結晶抗磁性應用於水處理清除碳酸鈣沉澱物等物質，能對生活與環境有所幫助。

利用身邊廢棄殼粉，包括蛋殼、花生殼及蝦殼，進行鐵、銅、鋅、鎳四種重金屬離子的吸附，藉由自製吸光度計、黃血鹽滴定重金屬離子形成錯合物，探討殼粉吸附重金屬離子的效果。結果發現，三種殼粉對重金屬溶液吸附能力為蝦殼粉＞蛋殼粉＞花生殼粉。蝦殼粉小晶球對硝酸銅的吸附率為220.0 mg⁄g蝦殼粉；蛋殼粉對硝酸鐵的吸附率為200.6 mg⁄g蛋殼粉；而花生殼粉對硝酸鋅的吸附率為112.5mg⁄g花生殼粉。不同殼粉對離子的吸附效果不同，蝦殼粉吸附能力為 Cu＞Ni＞Fe＞Zn。包覆殼粉的海藻酸鈉小晶球吸附重金屬優於大晶球及純殼粉。包覆0.2 g蝦殼粉的小晶球，對硝酸銅的吸附較純殼粉提升約30.1%。第1型(純蝦殼粉)及第4型(蛋殼粉：蝦殼粉=3:1)海藻酸鈉小晶球對銅離子吸附效果最佳。