化學科

在上一屆科展中對地圖筆的褪色原理已有初步的了解，為了對產品能有更統整性的分析。因此，針對這個題目作更深入的研究和探討。此次研究的重點在於酚?、百里酚?及硝基酚對於各種材質的運用，試著找出有別於酸鹼指示的新方法。可自己製造顯示筆、消失筆，更可以創造出各種不同顏色的地圖筆。

利用簡單的濾紙層析法，可從植物葉片中萃取光合色素的成分，而利用紫外光照射以及紫外-可見光電子吸收光譜和放光光譜的測量，可判斷各成分所得結果是否有所差異。另外，我們試著加入純水或數種不同金屬離子配製的溶液來檢測對葉綠素螢光強度的影響。我們也嘗試著將萃取出來之葉綠素汁液製作成趣味隱形墨水，書寫在紙上的筆跡在一般光線下是無法以肉眼觀察到，特別的是，在暗室中經過紫外線照射後，便可清楚的看到所有紙上的筆跡。

本研究主要探討催化劑的有無對丙酮碘化的影響，從中決定速率定律式及活化能，並希望本研究結果可以編入高二實驗課程。研究結果一、催化劑合適濃度為0.7M。二、有催化劑影響下適合的終止時間—32℃ 4分鐘、27℃ 7分鐘、25℃ 10分鐘、20℃ 15分鐘、15℃ 25分鐘 。三、無催化劑影響下，終止反應的時間為—35℃為5~11小時、32℃為5~8.5小時。四、有催化劑與無催化劑的反應速率差異相當大，以32℃為例，有催化劑的平均速率常數0.000124833 M－1s－1大於無催化劑的速率常數0.0000208 M－1s－1。 五、無催化劑一但開始反應後，會以極快的速率反應完畢。 六、無催化劑活化能比有催化劑活化能高，無催化劑的活化能66.88KJ/mol，有加催化劑的活化能137.7048 KJ/mol。 七、有加催化劑的總級數在1.4~2.7級之間；無催化劑總級數為2.0989583~ 2.0644408級之間。

1.本研究將高中秒錶實驗的定性研究加以延伸，設計新流程以探討定量影響因素。預期目標為： (1)定義反應物的最初濃度與平均濃度，以①初期速率法與②微分迴歸法推導反應級數、速率常數。 (2)以③積分逼近法加以探究。 (3)由阿瑞尼士方程式推導活化能。 2.主要結論有四點： (1)以①、②法求出碘酸鉀的反應級數約為0.96~1.05級；亞硫酸氫鈉約為1.33~1.37級。不論採何法，高溫時所得速率常數較大。 (2)反應物的兩種濃度定義所獲結果，於反應級數無甚差異、但於速率常數則有差別。因此，反應物的濃度定義應明確區別。 (3)③法所得結果雖不精準，但由推導的過程深獲啟發。 (4)反應活化能約為8520 J /mol。 3.若實驗時數有限，可僅選做部分步驟，就可學習到三種數據分析的方法。

在實際上的化學研究中，為了實用(材料，醫藥)目的，合成新化合物，並確定其原子排列結構，判斷其性質，一直是許多實驗室的研究方向之一，然而在合成化合物後，往往會助由x光照射晶體所得的繞射圖與數據，解出化合物的幾何結構(如鍵長、鍵角等)。近年來，由於電腦科技的進步，解晶體結構，已不像以往那麼需要寒繁瑣的計算。但化學家們是如何合成的新化合物養成良好晶體，以提供結構解析?因此本研究嘗試以幾種常見鹼金屬、鹼土金屬鹽類來養晶，試圖在不同方法與條件的控制下，養出具有簡單幾何外型的晶體歸納在水溶液中結晶的各階段變化況，並分析各結晶法的優劣，以提供相關研究人士參考。

國中化學第一冊第三章第三節，空氣與人生的關係，提到了有關空氣之組成，氮 78 %，氧 20 % ，氫 0.934%，二氧化碳 0.03%，及微量的其他稀有氣體。人呼出的氣體，能使石灰水 Ca(OH)2混濁，而空氣比較小容易使它混濁。這足因呼出的氣體中，有一種叫做二氧化碳的氣體存在。這種氣體對人無益，但植物都需要它，才能使大氣中的空氣保持恆定……等。但課本未曾談到二氧化碳的濃度應如何來瀾定，同時亦未曾介紹我們人類所呼出的二氧化碳濃度比空氣大幾倍？而且用什麼方法求出大氣中合二氧化碳為 0.03 % 呢？於是同學們便開始設計實驗，始有簡易二氧化碳測定器（簡稱大埤國中測定器）之產生，藉此科展的機會，就教各位先進名家，賜給我們寶貴的知識、經驗，好作更進一步的研究及改進，並加以推廣，造福人群。

一般的化學電池除了兩個電極外，需要兩個燒杯內分別放入相關的電解質及一個鹽橋內放入一種可導電但不參與反應的電解質，實在是很不方便組裝，且電流又不大。例如傳統鋅銅電池正負電極分別為3×5cm2Cu片、3×5cm2Zn片，電解質[CuSO4]=0.4M、[ZnSO4]=0.4M，鹽橋[KNO3]=1.0M時，其電流約僅2~5mA、電壓約1.0V，且不可充電，此電池無論在裝置上、功能上都不是很好的設備。 經本實驗的結果顯示另類鋅銅電池有以下優點、特色： 1.當正負電極分別為銅的相關難溶鹽固體(CuO、Cu2O、CuS、CuCl)、3×5cm2Zn片時，僅需一種電解質，不僅鹽橋真的可以移除，無須半透膜、素瓷杯，在該電解質濃度仍為0.4M下，電流即可增加至70~100mA、電壓維持在約1.1V，且可充電！ 2.銅的相關難溶鹽固體電極(CuO、Cu2O、CuS、CuCl)的製備方法---燒結法是考慮學校設備、經費下所獨創、可行的製備方法！這是高一基礎化學第一章第一節化學簡史中談論火的使用與容器製作的關係，加上日常生活中焢土窯的經驗讓我們突發奇想的作法。 3.目前此充電電池在0.4 M NaOH低濃度電解液下，電池未充電即自然放電可得70~20mA穩定電流，維持時間約10分鐘(600秒)，經1~3次充電後，效能不僅可維持甚至更好，電流可達80~21mA，維持時間更拉長至28分鐘(1680秒)！所以無論是在實驗時的組裝便利性亦或電池的功能如電流大小、可充電性上，都有突破性的創新改善，應可作為將來國、高中的基本化學電池的實驗之一。

原油能源短缺，因此尋求替代能源又能兼具環保的議題便成為熱門的話題，而生質柴油便是主角之一。我們便想利用廢棄的回鍋油來製備生質柴油。 整個實驗的過程我們發現未使用過的油及回鍋油在製備上的溫度、催化鹼的用量及油：醇的體積比有些許的不同。未使用的油溫度盡量控制在65℃，催化鹼濃度以0.5~1%最佳，油：醇的體積比則為1：3；回鍋油的溫度也是在65℃，催化鹼濃度為1~1.5%，油：醇體積比為1：4，而此兩種類型的油加熱時間都是控制在1小時會得到最佳的產率及良率。最後我們嘗試利用日常生活裡的酒精、乾燥劑(成份為CaO)當催化劑將回鍋油製備成生質柴油，最後實際讓柴油引擎運轉也收到不錯的效果，且排氣污染程度也小於高級柴油。

去年學長姐的作品引發我們的好奇心，因此規劃一連串實驗，尋找易得又實用的茶色染材，以探討染汁色素的不同與最佳應用。在參考資料後，設計的實驗項目如：萃取前處理及測試、濾紙色層分析、比色方法、改變展開劑比例與應用於生活用品。實驗中發現，萃取液的顏色深淺與原料顏色無直接關聯，含有丙酮的展開劑能有效分離茶色染汁，茶色染汁都會被分離出黃橙色的成分，而不同的媒染劑會使染劑顏色多樣化，酸性媒染劑都能使染汁顏色加深。最後我們為多種染汁設計比賽，將他們上色於不同的材料，比較顏色多樣性。經過本研究，除更認識身邊的染材與應用方法，對環保議題也更加關心。希望經由本實驗，提升人們對植物染的興趣，進而推廣愛護資源的概念。

我們利用敏感度高的奈米級金粒子溶液檢測樣品中特定胺類分子。依據魚類在不同腐敗程度下會釋放不同濃度的胺類分子，且奈米金粒子與胺類分子結合後會因濃度高低改變而影響其粒徑大小，進而影響溶液的顏色，便可藉此檢測魚類的新鮮度。我們加入不同物質以試圖提高試液的靈敏度及準確度，並且發現魚肉隨時間放置愈久，在相同條件的奈米金液中出現明顯的顏色遞變。