化學科

本研究探討利用含蚵殼粉的海藻酸鈣晶球去除水中磷酸鹽的可行性。我們設計正向與反向晶球，加入不同重量蚵殼粉，觀察其對磷酸根的去除效果。實驗使用RGB比色法建立檢量線判讀磷酸鹽濃度，自製Arduino微型電導度計，追蹤即時離子變化，數據與EDTA滴定一致。反向晶球（4克蚵殼粉）於50分鐘內達80.8%去除率，優於其他組。Ca²⁺濃度變化為磷酸鹽反應指標，呈先降後升趨勢，初期與磷酸根結合沉澱，後期因磷酸根減少而釋放量累積。推估晶球在1至12小時期間可去除約0.007 mmol/L磷酸根，具後續吸附潛力。另外，透過煅燒法與CO₂排水集氣法反推分析蚵殼粉中CaCO₃純度，約為81.8%。證實晶球具化學沉澱與物理滲透雙重機制，具水質淨化與教學應用價值。

蛋殼膜為一種常見生物物質，其組織具有多孔性、親疏水性等，可以選擇性吸附特定分子，或作為控制顆粒進出的半透膜。我們先將蛋殼透過雞蛋開孔器製成蛋殼容器，在蛋殼氣室端上挖了一個小孔並不破壞蛋殼膜，製成蛋殼反應器，蛋殼內外各放置不同反應溶液，使內外溶液反應物能隔著蛋殼膜產生交互反應。 我們利用蛋殼反應器去探討多侖試劑和本氏液與葡萄糖的反應，發現相較於兩溶液直接混合接觸反應，利用蛋殼膜分隔的作用可以避免反應太過劇烈，可成功生成較穩定的奈米粒子，而這些奈米粒子據推測極可能是奈米銀和奈米氧化亞銅粒子。我們也探討蛋殼膜離子滲透，分析變化現象。 我們希望蛋殼反應器的研究，未來能運用到蛋膜材料或奈米材料的發展。

在本研究中我們觀察化學變色龍反應，藉由反應時間長短適中、材料易準備及顏色明顯易觀察的優點，我們以化學變色龍來觀察反應速率。我們設計了一套微量實驗，利用滴瓶及24孔盤，使用的溶液體積大幅縮小，至少相差50倍，達到減少環境汙染、減毒減廢，實現綠色化學的目標。另一方面我們利用手機紀錄實驗的顏色變化，並以RGB色彩分析反應速率，利用RGB相對吸收值公式，將誤差值降到最低，結果發現與過錳酸鉀濃度計算的反應速率結果一致。且我們比較利用微量移液管操作與利用滴瓶操作，發現兩種方法的結果接近，證明我們利用滴瓶操作實驗也可達到利用專業器材的準確度因此，我們推薦化學變色龍實驗代替高中化學反應速率。

本研究以生質廢料青梅果核為前驅物，經由環保合成與新型修飾方法製備碳量子點，並探討其抗菌潛力。考慮到安全性，本研究選擇食用酸為修飾材料，發現當青梅果核和蘋果酸1:1混合煅燒時，最能有效提升碳量子點產率、螢光強度與抗菌能力。但蘋果酸無法單獨經本實驗方法合成碳量子點，推測青梅果核為主要碳源，蘋果酸則提供表面官能基修飾。在抗菌實驗中，碳量子點對牙周病菌（牙齦卟啉單胞菌、具核酸桿菌）及常見病菌（大腸桿菌、綠膿桿菌）皆有良好抑制效果。經由電子顯微鏡及電子順磁共振儀驗證，本研究合成的碳量子點大小介於1~10奈米且能夠產生自由基，具備低風險抗菌潛力。

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。

鳳梨牛奶會產生結塊的主因來自鳳梨酵素會和牛奶中的蛋白質反應。研究發現鳳梨果肉所含蛋白質比果心多、抗氧化力亦高於果心，pH值則與果心無明顯差異。另測得酪蛋白還原碘能力最佳，清除DPPH自由基及還原力則分別是乳清蛋白及牛奶最佳。將相同pH值的鳳梨汁、鹽酸及醋酸加牛奶鳳梨汁能產生顯著沉澱，而酸和鳳梨酵素與牛奶反應的產物不同，會進而影響澄清液的pH值變化。此外，鳳梨酵素在果心部位活性較高，經60℃處理果肉汁及80℃處理果心汁與自行萃取的果肉酵素對蛋白質反應性較高。由於鳳梨水解酪蛋白較醋酸水解酪蛋白的抗氧化力佳，且反應愈久、還原碘的能力愈好，我們嘗試將鳳梨水解酪蛋白加入海藻酸鈉形成薄膜，但抗氧化力會隨時間漸減 。

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。

我們的實驗延續上次小論文（韓語軒等，2023）[1]以海藻酸鈉晶球吸附銅離子作為研究主題，並比較了各項變因（海藻酸鈉濃度、成形時間、吸附時間、是否搖晃、溫度、吸附之硫酸銅濃度）下的吸附效果，嘗試找出最佳吸附條件。 經過實驗，我們將數據經擬一級、擬二級動力學方程式分析後，以理論的吸附速率回推，得出吸附90分鐘已達吸附極限值的99%；同時繪製出兩方程的線性圖片，比較R2值後判定此吸附更接近擬二級吸附。以不同濃度硫酸銅的結果代入Langmuir與Freundlich等溫方程後，也呈現良好的線性關係，可以用於分析我們的實驗結果。

本研究探討藍瓶實驗的動力學以及糖與鹼久置、藍瓶實驗不再變色後會產生黃褐色物質的問題。自製光度計，由電壓變化更能更精確測量亞甲藍濃度隨時間變化。對葡萄糖而言，推論整體反應變色速率定律式為r=k[C6H12O6]1.6[NaOH]0.8[C16H18N3S＋]0.8，亞甲藍濃度範圍2.6× 10-4 M～1.01× 10-3 M。 對乳糖而言，推論整體反應變色速率定律式為r=k[C12H22O11]1.6[NaOH]1.0[C16H18N3S＋]1.1，亞甲藍濃度範圍2.6× 10-4 M～1.01× 10-3 M。 糖與鹼混合後要立即與亞甲藍反應，久置或高溫可能會有糖的降解或其他反應發生。經由UV光譜動力學分析，在272nm處吸收值隨時間增加而增加，推論乳醣也類似葡萄糖，在鹼性條件下也可能會降解產生低分子量有機酸、醛類和酮，以及形成具有共軛雙鍵的高分子量物質。

本項實驗的理念主要以環保的觀念來探討左手香原汁、酊劑、純露在生活上抑制細菌的效果。實驗結論如下： 一、校園中不同地點的細菌數量存在顯著差異，對照組的細菌數量最多，其次是自然教室門把手上，然後是午餐桌，而則樓梯把手是最少的。 二、左手香原汁對抑菌具有一定效果，其濃度對抑菌效果有影響，原汁濃度越高，抑菌效果越顯著。 三、左手香酊劑和左手香純露均表現出一定的抑菌效果，尤其在液態皂中加入左手香酊劑或左手香純露可以有效減少手部細菌數量。 透過這次實驗結果可以發現，天然清潔劑在抑菌方面有一定的效果。未來在使用清潔劑時，可以選擇更安全、更環保的天然清潔產品來使用。