化學科

網路搜尋到「一元電池」，因好奇而進行研究；歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究，但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘，更突破性點亮鎢絲燈泡，但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片，經驗證是偽造，但由影片找到實驗元件：硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式；使用三用電表測量電流及電壓，需等數值穩定，才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉；硬幣電池串聯，電流強度未增加太多，但電壓卻呈倍數成長；硬幣電池並聯，電流強度有增加趨勢，但電壓並無明顯差異；NaOH雖是最好的電解液，必須 等未來實驗技巧成熟後，再進行後續研究。 實驗後，應將硬幣恢復原貌，落實實驗倫理，希望往後研究能注意落實。

首先以滴管、滴定管、水平微量滴定管等現有滴定裝置進行酸鹼滴定測試，滴定終點時呈現的色澤深淺並不一致，經實驗發現，造成滴定終點色澤深淺不同的主因，是現有滴定裝置產生液滴過大所致。接著針對液滴過大之缺點進行改良，利用螺旋擠壓原理搭配針頭為液滴出口，自製第一代滴定裝置；進而應用氣流吹落殘液，自製第二代滴定裝置。本研究改良型滴定裝置，具備螺旋擠壓液滴、氣流吹落殘液等兩大亮點，可使產生之液滴更微小。最後經實際測試，使用改良型滴定裝置所產生液滴更微小，可使滴定終點更接近當量點，所呈現的淡粉紅色深淺較一致。此全新改良型滴定裝置具備精準度高、操作簡易、成本低廉等優點，深具實用價值，未來有商品化之潛力。

本實驗利用維他命Ｃ和硫酸銅溶液混合形成綠色溶液，接著慢慢加入氫氧化鈉會形成黃色沉澱。若快速加入氫氧化鈉則會形成橙紅色澄清溶液。黃色沉澱經藍色雷射光或綠色雷射光照射皆形成黑色物質。橙紅色澄清溶液照射藍色雷射光或綠色雷射光形成黑色物質。橙紅色澄清溶液經過太陽光照射後可形成棕色物質或黑色物質。我們經由定性檢驗及uv-vis光譜來推測綠色溶液、黃色沉澱、橙紅色澄清澄清溶液、棕色物質及黑色物質的成分。

為了回收二氧化碳，成為有價值的產物。本研究建立以化學吸收液捕捉二氧化碳，並生成碳酸鈣的流程。在吸收液吸收二氧化碳後的反應液中加入含鈣液，替換出碳酸鈣。以沉澱法、空氣柱法探討捕捉二氧化碳的化學吸收液特性，以變色法驗證吸收原理。以光阻法測量含鈣液的替換效果，並以吸收速率、吸收量、沉澱量、還原率，找出最佳吸收液。結果發現，以氫氧化鈉與二氧化碳產生酸鹼反應的方法固碳，再加入氫氧化鈣替換出碳酸鈣，並同時還原吸收液，循環利用，是二氧化碳捕捉再利用的好方法，不需要額外能量就能將二氧化碳轉換成碳酸鈣。最後研發捕碳成鈣循環裝置，包含二氧化碳吸收槽，替換沉澱槽、吸收液還原槽，展示了在生活中捕碳成鈣的應用潛力。

我們以紅藜作為研究主題，使用帶殼紅藜來進行實驗。一、基礎染色：染液濃度高且重複上色後，可使染布有最佳色調與飽和度。二、媒染劑：事前浸泡濃度0.2%的白礬或綠礬的媒染劑，染布的色調與飽和度效果最好。並利用自製光度計測量加入媒染劑的染液，其亮度值有明顯變亮，離心後發現有沉澱物，驗證其有發生化學反應。三、助染劑：將布事前浸泡在自製無糖豆漿後，所得染布效果最佳。四、關注紅藜脫殼後的廢棄物，本研究以紅藜殼粉為染料，以白礬當媒染劑來進行染布，得到色調=347.7、飽和度=72.7% 的最佳染色結果。五、我們利用Arduino設計顏色檢驗儀，結合雷切研發製出「自動染布監控機」。同時將染後的紅藜渣培育繁殖，達到環境永續經營的環保理念。

工業革命後，人類排放至大氣中的二氧化碳（化學式CO2）逐漸增加，若不及時控制將會導致全球氣候變遷。但我們認為僅減少CO2排放量是不夠的，應該更有效率的捕捉它，於是我們設計了一系列實驗來驗證我們的想法。為了有穩定的CO2供氣來源，我們成功自製了CO2氣瓶，經過改良後以排水集氣法得到時間和體積變化有很好的線性關係，能替代笨重的鋼瓶。接下來CO2多寡的測量是選用碳酸氫鹽指示劑的顏色變化來量化，方法是通入不同時間的CO2到指示劑後再用分光光度計測量其穿透率，再利用此穿透率區間回推每公克矽膠乾燥劑能吸附多少毫升的CO2，建立一個科學實驗模式後應用到其他生活中具孔洞的材料中，並進一步探討不同材料間吸脫附重複率的效能。

研究生物材料的幾丁聚醣萃取及去乙醯化程度測量和製膜方法，並且製成自製幾丁聚醣紋身貼紙。以滴定法測量不同生物材料的去乙醯化程度，發現室溫下甘油加超音波再經檸檬酸萃取方法，胭脂蝦的去乙醯化程度最高81.7%。找到最環保萃取法：甘油處理後加蛋白酵素去除蛋白質，經20%檸檬酸浸泡及40%蔗糖萃取，能去除蝦殼中碳酸鈣，再以40%氫氧化鈉溶液100C加熱2小時，製成的自製幾丁聚醣去乙醯化程度88.2%和市售88%相近。以1g自製幾丁聚醣加4%醋酸40mL的成膜比例，經電解後加果膠，再浸於2%氫氧化鈉溶液後加天然色素，可得到具黏性、拉伸強度大、不產生澎潤、遇酸鹼溶液能變色且菌落數低13.67RLU的自製幾丁聚醣紋身貼紙，也可推廣至食品保鮮貼紙。

本研究為新型改良式葉綠素電池，兼具化學電池與染料電池的優點，是具有成本低、體積小、可自行替換凝膠並重複使用，能解決傳統電池液外漏及電極成本高的問題，是有潛力與發展性的綠色能源電池。本實驗結果顯示，新型葉綠素電池結構的特點，具有一體成形的外殼，選用石墨碳氈與鋁棒當電極，中間填充最佳比例的碘酸鉀、碘化鉀、葉綠素和水晶凝膠，在手電筒的照光下，電解質經化學反應可自行生成碘，可作為葉綠素電池的第二個電極，其發電效率是歷屆科展之冠，電池編號10的瞬間電壓與電流可達1.07伏特與38.4毫安培，其電池壽命在209小時，電壓亦可維持1 伏特且電流隨時間增加可穩定發電，可應用於緊急充電與LED 燈泡照明使用。

在許多疾病中，如癌症、心血管或神經疾病等檢測微核醣核酸 (microRNA，簡稱miRNA)的表現水平可作為診斷指標。現行檢測miRNA多使用qRT-PCR技術，雖然有其特異性，然而成本高、操作複雜、耗時長為其缺點。本研究開發自行設計可抓取目標股miRNA的DNA探針，藉由合成修飾技術，將此探針固定在金奈米與聚苯胺(GNP@PANI)的修飾電極上，製備出具高靈敏度與特異性的分子電極。實驗結果顯示：此自組裝的分子探針電極具有良好的線性檢量關係，偵測極限可達0.1nM；其極佳的專一性可應用於尿液樣本的檢測，且回收率高達101.7%。本研究採用電化學技術來檢測miRNA 具有成本低、操作簡便、檢測快速等特點，且裝置易於小型化，便於攜帶與使用適合於資源有限的地區 和現場檢測。

我們的實驗是極微型綠色化學實驗模組：放在自製拍攝台上、使用手機拍攝倍率5.0倍、載玻片與蓋玻片中間夾0.025mm厚的純銅片、陰與陽兩電極相距10.0mm、陰極上有一高度2.0mm底寬2.4mm的等腰三角形、兩極切割時儘量減少毛邊，加入0.1毫升1.00M的硫酸銅水溶液、通9.0伏特的直流電壓、通電時間210秒內， 就可完成錄影實驗觀察。本實驗可觀察到最佳化的可視化金屬樹生長、最簡易與快速化的可視化氧化還原反應，每次使用反應的溶液量，比一般使用量縮減率200倍以上，其成本低、易操作、立即性 (9秒內就可看到)、可視化、效果明顯、趣味性強、微距的實驗過程與結果，是改進化學在金屬樹實驗及氧化還原反應實驗觀察的重大突破。