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化學科

富麗「醣」皇~醣的黏性之探討

本研究以滴落時間作為探討不同「醣」的黏性差異,並與黏度計結果比較分析其效度。首先收集並檢測不同種類的單醣、雙醣和代糖是否適合進行黏性測試。除半乳糖、乳糖、水合麥芽糖、阿斯巴甜和糖精之外,其餘11種醣類均適合。接著分別進行醣類黏性探討;分析莫耳分率與黏性之關係;以不同濃度純蔗糖探討黏性;並以黏度計確認本實驗的可行性。研究結果發現:黏性以麥芽糖醇最大,而木糖醇最小,推測羥基的多寡可能是影響黏性的主要因素;混糖實驗發現純蔗糖比例越高、黏性越好,莫耳分率和黏性之間的相關係數高;純蔗糖濃度與黏性有高度正相關;最後,本實驗方法與黏度計比較具有效度。文末進行相關結果討論,並說明未來本研究結果在傳統小吃的運用。

茶葉冷知識之渾不守色~探討紅茶的乳化現象

紅茶,是日常生活中常見而且是我們愛喝的飲料之一,偶然發現紅茶表面漂浮著一層酷似油的白色物質,覺得很好奇。後來拜訪茶葉專家、查詢資料也設計實驗,展開一系列有關紅茶乳化的探究與實驗,得到相關研究結果及建議如下: 1.會產生乳化現象的紅茶其實含有較豐富的成份,有機紅茶是不錯的選擇。 2.運用100℃或40℃之RO水以1:50或1:75的比例泡茶。 3.建議泡茶時可以多次拉動茶包,使茶葉在水中跳躍,釋出茶中物質。 4.維持茶溫或是讓茶溫急速降低,較不容易產生乳化現象。 5.從電解實驗得知:負極的茶水區比較有反應,我們推論茶葉中的兒茶素趨於和金屬離子產生反應,所以我們推論喝茶能有助於人體排毒(茶中的兒茶素能吸附人體中的不需要的金屬離子)。

以手機app研究各項變因對藍印術反應速率的影響

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。

有沒有這麼「極」

極性的液體在電場中會偏折,而本實驗發現非極性的液體在電場中也會偏折。我們發現偏折現象為靜電感應所致,並非摩擦起電或感應起電。在非極性液體當中,被極化的程度是影響偏折的主要因素,而我們發現被極化的程度與液體分子的電子總數呈正相關。在極性液體中,除了分子的極性大小會影響液體的偏折之外,被極化的程度也是重要的因素。而水、乙二醇與丙三醇這類的物質中,因分子間氫鍵個數較多,造成液體在電場中較不易被靜電感應,故偏折較小。

化〝澱〞成晶~謎團,米糰-探討漿糊變硬『筷』形成的因素

急速降溫冷藏是糊化前澱粉漿的最佳環境。單一澱粉糊化前加少量『酸、油』可加速糊化。雙澱粉混合直鏈含量越多加少鹼越無效果,顯示直鏈澱粉不易被溶出。直鏈澱粉堅硬易撞碎耐不同水溫、不同溶液,支鏈澱粉質軟不易撞碎。老化澱粉對含水量少的溶液和低溫冷藏可較長時間保持硬度。澱粉混合種類以糊化溫度相當,直鏈含量約25%~30%為佳;多種澱粉混合(三澱粉以上)、易糊化、高直鏈含量澱粉效果不佳。雙澱粉混合1:1飽和液加糖-直、支鏈澱粉溶出有限,加鹽-糊化不足,加5g食用小蘇打溶出直、支鏈澱粉最多,自然乾老化環境體積完整無裂痕,有利氫鍵形成晶體結構為最堅硬的天然無毒環保筷子,使用完可當飼料或作為調整土壤酸化的肥料。

水中「晶」靈-探討硫酸銅結晶大小的變因

上自然課時,曾觀察到鹽的結晶,也曾看過使用過飽和溶液長出結晶的影片,特別是硫酸銅晶體型態明顯且吸睛,激起我們研究的興趣。從硫酸銅的溶解度曲線知道溫度愈高,硫酸銅溶解度愈大,配置過飽和硫酸銅溶液後,藉由溫度的變化,可以得到硫酸銅結晶。首先配置濃度33.3%硫酸銅水溶液,經過濾後倒入培養皿中,以取得型態良好的晶體,再將晶體取出作為晶核,綁上釣魚線,放入濃度33.3%過濾硫酸銅水溶液中,盛裝容器改為燒杯並於上方加蓋或用保鮮膜封住,以防異物掉入產生雜晶。隔天若發現底部出現結晶,將此溶液加熱溶解,或再補充同濃度的硫酸銅水溶液,等待溶液降溫後再將晶核放入,七天內即可得到5公分長的硫酸銅晶體,以水晶膠包覆後達到保存效果。

蟹葉「銅」「鋁」來電-環境友善光電強化銅鋁電池的探討

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。

農業廢棄物合成活性碳並討論其吸附效能之表現

本研究是將農業廢棄物—甘蔗渣作為原料製備活性碳,經由本團隊研究發現,以500℃碳化、950℃活化,C:KOH =1:2所合成之活性碳達到1335m²/g的比表面積。接著將合成出的活性碳進行染料吸附實驗,得出吸附甲基橙與亞甲基藍,熱力學皆較符合Langmuir 的單層等溫吸附模式;動力學皆較符合pseudo-second-order,因此推論化學吸附為主要吸附模式,且不論是吸附帶負電的甲基橙亦或是帶正電的亞甲基藍,皆有好的吸附表現。吸附量可達500mg/g及476.2mg/g,相對於活化前25.7mg/g及21.1mg/g提升近20倍。也可發現亞甲基藍的吸附量略高於甲基橙,因此推論本實驗所製備的活性碳表面帶有較多負電荷。最後,再將吸附飽和後的活性碳進行再生,考量經濟效益及便捷性,以酒精脫附會是較好的選擇,可達約50%的再生效率。

鈷化合物與鈷配位化合物的顏色探討與應用

本次實驗主要討論鈷化合物與鈷配位化合物的顏色變化,透過實驗中改變藥品劑量、加熱時間以及加溫時間後得到反應的最高產率,並觀察鈷化合物顏色的變化情形,改變反應物的量不會造成顏色變化,製作過程中改變加熱時間對顏色變化也不會改變,而鈷綠顏色在溫度高時會變成黑色,而鈷配位化合物鈷黃在高溫時會產生顏色變化。 在加熱過程中我們發現鈷黃顏色有明顯的漸變,在100~190度之間顏色變為橘色,而190~240度之間會呈現咖啡色 ,大於240度粉末會呈現黑色,當溫度在100~190度內,冷卻後橘色粉末會變回黃色。故把鈷黃塗在紙上,做成檢測排煙管溫度的試紙來應用,也利用此變化現象做成會變色的圖畫跟火災時門的簡易溫度檢測。

「木氣」沖天-木氣爐構造對木質顆粒燃燒之研究

透過多次觀察焚火台的經驗,並發現這幾年大家開始採用比較環保的木質顆粒當作燃料, 在這次不斷的研究中,逐步發現自製木氣爐搭配木質顆粒燃燒的效果差異。我的研究共有七個研究目的,分別為木氣爐原理與材料調查、自製木氣爐、探討自製木氣爐外罐口徑大小對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐底層孔洞大小的對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐上層孔洞大小對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐上層孔洞排列形狀對木質顆粒燃燒的影響、經參數優化的自製木氣爐及改良裝置的比較。隨著一次又一次的實驗,漸漸發現一些問題,在實驗中試著改良我的木氣爐,最後藉由數據分析,做出一個最適合搭配木質顆粒燃料的野炊木氣爐。