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化學科

「晶」彩萬分—探討結晶在自製偏光顯微鏡下的形態

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。

「啡」常手段抗UV-咖啡渣粗萃物之抗紫外線效果研究

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。

不酚青紅皂白

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。

蘇子之香更勝三蘇—不一樣的紫蘇

我們探討紫蘇作為植物染的可能性。首先分析其主要成份,發現葉子中的花青素、葉綠素B、葉綠素A與胡蘿蔔素很明顯,花朵的成份則不明顯。我們將紫蘇液各滴入檸檬酸(C6H8O7)與氫氧化鈉(NaOH)水溶液中觀察顏色變化,訝異的是紫蘇液在酸中,會呈現粉紅色及茶色系;紫蘇液在鹼中會呈成現黃色及深褐色系。 我們將紫蘇液置於胚布、濾紙、廚房紙巾中比較,調整布和紙與水面的仰角從10度到90度,應用毛細現象原理探討上升高度,為求實驗準確性共實驗18次。發現胚布上升的高度與速度,均最低、最慢;濾紙上升高度與速度,均最高、最快;廚房紙巾上升高度與速度,均次之。我們以紫蘇液DIY熱染漸層T-shirt,發現染過的T-shirt不易褪色,真是既環保又經濟的效用。

「柚」〜「果」然來電!

進行水果電池實驗時,蒐集相關文獻得知,大部分水果電池測得電壓相差不大,產生電流也不大,心想也許是不同水果電池的內電阻太大而影響發電效能,因此嘗試加入不同角色添加物減少內電阻,及碳化電極延長電池壽命等,提升其發電效能,進行一系列實驗發現: 一、大部分芸香科水果果汁產生的電功率較高,其中葡萄柚汁電池發電效能較佳。 二、以40mL葡萄柚汁加入60mL石花凍液比例,製成「柚見石花凍電池」的發電效能最佳。 三、以赤血鹽水溶液加入葡萄柚汁,能降低「柚見石花凍電池」內電阻提升其發電效能。 四、將電極片鎂鋁片碳化,能延長「柚見石花凍電池」的使用期限 。 五、應用改良之「碳化柚見石花凍電池」能製作易攜帶、電力持久的「柚時鐘」。

探討菱角澱粉糊化性質及晶球化作用

菱角有豐富的營養素,但高含量直鏈澱粉圖礙澱粉被應用的機會,本研究在探討不同烘乾溫度做出的菱角澱粉特性,以及了解添加海藻酸鈉和乳酸鈣產生的菱角晶球特性,希望對菱角晶球了解可以提供菱角粉被加工利用的機會。研究發現烘乾溫度越高,得到菱角澱粉顆粒越小,糊化溫度提高,黏度下降。添加海藻酸鈉除了可延緩生菱角粉的沉澱、增加糊化後黏度值、更能減少老化現象。正向晶球作用可做出實心的菱角晶球,0.25%的海藻酸鈉濃度,得到的晶球成球性最佳。菱角晶球在溶液中保存的效果各有不同,浸泡在純水或鹽水中,晶球會變重變軟;浸泡在糖水或酸性溶液中,晶球會變輕變硬。反向晶球做法雖不利晶球成形,但仍可形成不同口感的菱角凝膠。

黏土會唱歌—利用自製導電黏土搭配電子材料製作音樂黏土可行性之研究

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。

探討MPT-Cy2作為活性氧類(ROS)指示劑之利用

MPT-Cy2是一種容易與自由基發生反應的化合物,並產生如顏色及吸收光譜改變等變化。故本研究嘗試利用此特性,探討將MPT-Cy2作為活性氧類(ROS)指示劑的可能性。 實驗第一部份成功由硫化二苯胺合成出MPT-Cy2,並由電噴灑游離質譜儀(ESI-MS)與X光單晶繞射儀(X-ray)證實其結構無誤。 第二部份的實驗首先利用過氧化氫與亞鐵離子進行芬頓反應(Fenton Reaction),作為氫氧自由基的來源,再探討MPT-Cy2與氫氧自由基反應之特性。實驗結果顯示,在電子順磁共振光譜儀(EPR)與紫外光可見光光譜儀(UV-Vis)的光譜圖上,皆可證實MPT-Cy2確能與氫氧自由基產生結合反應。其中MPT-Cy2與過氧化氫之莫耳數比例為1 : 10000時反應速率最快,且結合反應能持續至830分鐘,未來可望作為活性氧類(ROS)指示劑。

燈下藍~自製燈箱的藍曬研究

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度,故自製藍曬燈箱進行實驗;為客觀表述藍曬圖的品質,以色差儀測量,發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好,並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質,而與吸水性、彈性等較無關;感光液在第二天、燈管亮數多時,藍曬圖效果較佳;定色劑以食醋效果最好;並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大,表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

天使的眼淚—探討不同情況下酒淚掛杯表現之差異

我們很好奇什麼是酒淚?為什麼會有這個現象?是否可以從酒淚來判斷酒的品質好壞?故我們設計本實驗來找出不同酒淚表現背後的影響主因到底是什麼。 我們發現並非所有酒精水溶液皆能形成酒淚;搖杯會生酒淚的主因之一為產生液體膜,不同高度液體膜對酒淚的影響皆不同;不同溶質與濃度會造成酒淚表現的差異,如乙醇濃度越高酒淚密度越大;含甘油越多,初始淚低出現時間越晚、酒淚掛杯流速越慢、淚滴寬度越大;乙酸乙酯越多,初始淚滴累積至落下所需時間較短、體積小而流速快;甲醇的趨勢雖與乙醇相同,但其表現又有差異。液體溫度較高時產生的酒淚寬度較大、數量較少但流速快。最後觀察不同種類酒杯的酒淚差異,發現威士忌杯的酒淚表現最明顯好觀察。