化學科

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。

斐林是被使用超過百年的試劑，惟我們在實驗室中所得的結果(產物顏色)，明顯與教科書不同；且酒石酸鉀鈉大量添加令我們疑惑，搜尋後得知其扮演配位基的角色，故欲了解銅離子與羥基間的配位，故針對下列兩點進行研究。 (1) 產物分析方面： a)斐林試劑分別與甲醛或葡萄糖，在不同溫度下反應，觀察反應狀況並分離產物。 b)以酒石酸鉀鈉添加與否作為變因，探討反應狀況。 c)以定性及定量的方法，比較各反應的產物成分。 d)依檢測出不同時間段的產物，來延伸討論其反應機制。 (2) 配位化學方面： a)Cu2+配位基之配位位置(官能基)，及其配位條件。 b)NaOH在配位產生中扮演的角色。 c)延伸探討NaOH與糖類關係，並加以實用化。

據報載台灣特產一茶葉中含有多缺維生素 C，政府鼓勵國人多飲茶，少喝咖啡，以增進身體健康，且可減少外匯，增加國家收入，囚此開始研究合灣所產各種茶業及水果中所含維生素 C 量之測定及破 壞因素。

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。

本研究從天然的蔬菜、水果，以及可可、咖啡、茶等沖泡飲品著手，確認可可具有絕佳的抗氧化能力，而天然可可豆需經發酵、烘焙等程序後，其抗氧化效果才顯著。 「無糖、無鹼化」之天然可可粉為主要實驗素材，並以間接碘滴定法測定其抗氧化能力，研究結果顯示，沖泡可可粉的濃度越高，抗氧化效果越好；以高溫水沖泡可可粉釋放出較多的可可多酚，亦能增加抗氧化力；在可可飲品中添加物質，常見的加糖、加奶皆無法增加其抗氧化能力；而市售可可飲品因含添加物較多，其抗氧化能力未如純可可粉來的顯著。 因此，寒冬中，自己動手泡一杯熱可可，以高溫沖泡純可可粉，不加糖、奶等添加物， 直接品嚐香純原始的可可風味，是個不錯的養生保健選擇。

彈橡皮筋一直是我最喜歡的遊戲，玩的方法多，攜帶又方便，可是玩過一陣子後，橡皮筋會變得很容易斷裂或橡皮表面像被風乾的裂痕，尤其寒冬酷夏這情形更明顯。於是在好奇心驅使下我請教了自然科學考師，並在老師指導下，我們進行一了下列的實驗。

我們剪下廢鋁罐碎片與硫酸銅廢液進行氧化還原反應，使重金屬離子Cu2＋被鋁還原出金屬銅，即可過濾將固形物集中減廢處理。我們也利用廢鋁罐、廢鐵罐自製出第一代注射針筒式、第二代布丁盒式，發展到第三代果凍杯式的廢鋁鐵電池，雖可當成微形電解電鍍的電源，但要讓LED燈亮或風扇轉動卻很困難。我們接著製作廢鋁空氣燃料電池，過程並不順利，一直到找到了只讓氧氣通過而阻絕水穿透的石墨薄膜，才突破製造燃料電池的瓶頸，製作出具有價值且高功率的實用電池。我們還突破性的發現，以氯化鈉為電解液的鋁燃料電池放電後的分層膠狀物有類似鉀鋁礬膠體功能，其與硫酸銅溶液以2：1體積比的比例，可濾除銅離子，而達到以廢減廢的目的。

前年的九二一集集大地震，慘痛的經驗都讓我們記憶猶新。因為停電全國幾乎都?罩在黑暗之中，電池成了最熱門的搶手貨; 價格當然水漲船高，居高不下!可能是平常的二、三倍，至還可能有錢買不到呢!災區的人們更可憐，不但停水還斷電，沒有電~他們幾乎與外界隔絕，生活變得非常不方便，簡直是寸步難行;而電池在此時，更凸顯出它的重要，但是停電時，不一定家家戶戶都有儲備電池;於是我們便想:利用日常生活中，隨手可得的物品，製做成簡易且實用的電池; 如此一來，就不必害怕沒有電池了!在各界極力倡導資源回收的同時，3R:Reduce' Reuseu及Recycle還清晰地印在腦海中，某日，喝完飲料後正準備鋁罐壓扁丟入回收筒時，突然靈光乍現~為什麼不利用廢鋁罐製作電池呢?況且，現在全球正值能源危機，油品沒幾天就漲價一次，工業發達使石化燃料及各種原料的消耗劇增，研發新能源與廢棄物的回收再利用，就是我們刻不容緩、責無旁貸的課題

我們利用不同農業廢棄物進行含銅鎳離子之廢水吸附實驗，並探討影響吸附效率之相關條件，接著討論花生殼有無化學修飾對銅鎳離子吸附效率的差異。比較未經化學修飾花生殼對相同濃度的Cu2+、Ni2+之競爭吸附，結果顯示Cu2+的吸附效率較好；隨著濃度上升，未修飾之花生殼對Cu2+吸附效率出現明顯下降，經重複使用會造成吸附效率的下降；化學修飾處理後則可提高對Cu2+及Ni2+的吸附效率，發現最佳化學修飾條件為溫度80℃、時間120分鐘、85%磷酸與花生殼固液比1:1。研究顯示廢棄不用的花生殼可以用來處理低濃度銅鎳離子的廢水，除發現廢棄物再利用的新價值外，更能協助小廠商落實工業廢水的處理程序，達到保護環境與永續發展之目標。