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。

在本研究，我們設計了一套「可定量式排水集氣法實驗裝置」，並以標準氣體流量計校正，證明其操作簡便、精確性佳。同時，藉由過氧化氫(H2O2)製氧的實驗，對催化劑影響反應速率進行定量探討，確認二氧化錳(MnO2)和碘化鉀(KI)為過氧化氫分解反應之正催化劑，而苯甲酸(C6H5COOH)則為負催化劑。其次，進一步探討食品中殘留H2O2的問題，並討論常用烹調配料對H2O2分解的影響，結果發現味精、醬油、食鹽無明顯催化作用、白醋為負催化劑；而老薑、芹菜、青蔥、大蒜、辣椒等五種蔬菜類配料均為正催化劑，其中尤以老薑和芹菜之催化效果最佳。此外，我們也發現蔬菜類配料的主要催化作用是「酵素」，而非文獻中所認為的鐵類礦物質。

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。

本實驗針對布丁的吸水敏感性進行探討，並加入交聯劑改良布丁的穩定性。實驗發現布丁的吸水行為對於環境變化具高敏感性：交聯濃度越高，其吸水率越低；溶液越酸或越鹼，其吸水率越高；磁場強度越強，其吸水率有減小的趨勢。我們先後以「重量增加率」→「溶質滲透率」→「溶質釋放率」曲線討論布丁的吸水模型，並以水合離子團解釋布丁、離子與磁場的交互作用。由於布丁具有「可調控」的吸水性質，因此可以藉由酸鹼值或外加磁場的變化，達到特定區域、特定時間釋放溶質的目的，應用於肥料施放、藥物膠囊、痠痛貼布等，能增加溶質釋放的精確性與使用效率。

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

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。

家中本來養有一對小白鼠，長得非常可愛，頗得大家的喜愛，可惜有一天，因為弟弟餵養馬鈴薯，幾天後便死去了，當時我覺得很奇怪，我們人類吃馬鈴薯並不會怎樣，為什麼小白鼠吃了就會死呢？因此激起我的好奇心，便去請教老師，老師便把小白鼠致死的原因詳細告訴我，並睛老師指導做如下的實驗。

台灣氣候潮濕，黴菌及細菌無所不在，對健康及環境均造成污染，如何找出有效又經濟的殺菌方法？本實驗緣自2003 年科展成果後續探討，是不是除了在清潔力之外，能找到可以清潔又可殺菌的肥皂配方，一舉二得，給於更深入的延伸目的及發現，進而能做出更有深度的科學研究。本實驗是以天然素材、具環保、成本低且具殺菌力的肥皂為標的。為了使實驗結果更客觀，我們徵求班上同學的意見，選出外觀顏色最討喜的肥皂。綜合本次研究目的及實驗內容如下：(一) 回鍋油皂基添加哪些添加物可增加殺黴菌能力及殺細菌能力？哪一種效果最佳？(二) 把最好的三種殺菌添加物混合，殺黴菌能力及殺細菌能力如何？與沒有混合的比較？(三) 跟市面上印象中具清潔且殺菌品比較，殺黴菌能力及殺細菌能力如何？成本是否經濟？(四) 肥皂裡加入天然色素，能否改變顏色？顏色是否可變得漂亮？對殺黴菌能力及殺細菌能力有沒有影響？歷經十個月的實驗後，本組實驗得到結論摘要如下：(一) 本實驗所有添加物以「回鍋油+蜂蜜+抹茶皂」(以下簡稱蜂蜜抹茶皂)，不論殺黴菌、殺細菌上及使用成本表現最佳。(二) 本實驗自製肥皂，殺細菌能力平均比殺黴菌的能力好，以蜂蜜抹茶皂為例，殺細菌能力是100%，殺黴菌能力是62%。(三) 在殺黴菌能力及殺細菌能力上，比起市面上銷售的清潔殺菌品，本實驗成果(除酒精外)最佳。(四) 給廠商的建議：蜂蜜皂是一個很好的殺菌肥皂(殺黴菌效果50%，殺細菌效果100%)，成本低，顏色也很漂亮，但蜂蜜抹茶皂殺黴菌能力及殺細菌能力最佳(殺黴菌效果62%，殺細菌效果100%)。(五) 用黴菌或細菌作實驗不能涵蓋其他菌種的殺菌力，但因其他菌種取得困難或有危險，如SARS 的冠狀病毒、如禽流感病毒，都無法當成小學生的實驗，但我們可用同樣的科學精神，探討未來更多的研究主題，作更有價值的發現。

中秋節晚上，全家人在陽台上烤肉，大家一邊吃肉片，一邊喝汽水，真是非常愉快，但快樂的日子總是過特別快，一下子夜就深了，經過媽媽的催促，大家匆匆收拾一番，就上床睡覺了。 第二天放學後，我到陽台幫媽媽整理昨晚未清除完的垃圾，突然間！我發現昨晚留下的一杯維他露 P 汽水，它的顏色竟然變了，怎麼會這樣呢？我的心裡真是充滿了疑問。 於是，我將這個問題請教老師，只見老師笑著說：「其實這是一個有趣的老問題，往年曾有同學研究過這個問題，但內容都不夠深入，你們如果有興趣，大家可以一起來做更深入的研究。」後來，在老師的指導之下，我們經過一個多月的努力，終於有了一些成果。

二年級上學期做「水的電解」實驗時，以注射針頭當正、負兩極的材料，我們感到很好奇：如果換成其他金屬不知是否可以？經老師介紹先認識了第四冊「電解硫酸銅水溶液」的實驗，在這個實驗裏，我們瞭解了：「電解時兩極的化學反應與使用的電極材料及電解質有關」。當我們將電解水裝置中的兩注射針頭改成粗銅線後，發現：兩極銅線皆起了化學變化，但是並未看見藍色Cu2+移動的詳細過程；於是請教老師如何才能觀察到離子在兩極間前進的慢動作；老師在回答問題時，該到「電場」，順便提及「磁場」的觀念；我們就想︰既然離子會受電場影響，不知是否也會受磁場影響？因此在好奇心的驅使下，我們首先以有色的Cu2+開始，設計了本實驗。