化學科

我們在國中化學課本第三冊14-3中學習到各種電池，並經老師介紹知道有些電池是以稀硫酸微電池溶液，硫酸具酸性。台灣盛產國菜而大部分的果菜均具酸性，於是我們就想到利用各種果菜的含酸性溶液來製作電池的研究，我們將這些蔬菜水果製成的電池稱為「果菜電池」。以達到「就地取材」「學以致用」提高同學對化學科研究興趣，增進學習效果。

本實驗以市售本氏液與自製本氏液與葡萄糖、果糖、麥芽糖等還原醣反應，證明課本上以藍、綠、黃、橙、紅的顏色變化來顯示葡萄糖的含量多寡有誤。透過過濾觀察產物顆粒、濾液混色實驗、利用廷得耳效應以雷色光照射觀察產物顆粒大小、及溶液靜置、離心等實驗，發現藍、綠、黃、橙、紅顏色變化可能是奈米級(顆粒大小介於10-9~10-7 m)的紅色氧化亞銅，與藍色硫酸銅溶液混色結果，故不能以顏色變化來代表還原醣的多寡。若要定量葡萄糖，可由葡萄糖與本氏液反應的「顏色與反應時間關係對應圖」中，反應終點顏色(紅色)到達時間來定量葡萄糖。

同樣是茶，為什麼茶的顏色、味道、香氣皆異？為何茶水顏色會變？於是我們實地參觀台大茶園及凍頂工作站，採集、試驗、觀察、探討茶樹的栽培與製造技術，認識茶葉種類與發現其成分，透過實驗了解不同溫度茶水變化；又將泡好的茶水置於不同溫度之恆溫箱，比較茶水顏色，並用光電比色計測得吸光值數據，探尋茶水變色因素與原理；最後試製紅茶菇，老師試飲、敷臉，黑斑略減，我們覺得好玩又有趣，對「茶」也有一番新認識。

本研究利用光敏電阻、可變電阻、比較器、LED光源、蜂鳴器及電路開關等，設計一個簡單又實用的微型反應速率偵測器，進而以此裝置探討影響硫代硫酸鈉和鹽酸反應速率的各種變因。首先，改變硫代硫酸鈉溶液的濃度，實驗得知硫代硫酸鈉的濃度與反應速率約為一級反應；接著，改變鹽酸溶液的濃度，實驗得知鹽酸濃度與反應速率約為零級至一級之間；再者，當溫度升高時，反應速率明顯加快；之後，我們研究添加清潔劑對硫晶體堆積的影響，結果清潔劑明顯延遲硫晶體的堆積；最後，我們又研究添加金屬鹽對硫晶體堆積的影響，結果亦產生延遲現象。為了更精確觀測反應過程中，硫粒子的粒徑變化情形，我們又以動態光散射儀(DLS)發現硫粒子從奈米級漸漸堆積長大。

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份，我們發現其結構上的羧基能螯合Ag＋，並成功利用甲醛將Ag＋還原成奈米銀。但我們意外發現螯合Ag＋的PAA白色粉末在沒有其他還原劑存在下也會漸漸變成黃色，與「利用甲醛還原製得的奈米銀」顏色十分相似。本實驗即揭開此粉末變色真相，希望能在不使用額外還原劑下，直接以PAA將螯合的Ag＋製成奈米銀，不僅具環保與實用價值，更能使奈米銀製程朝向綠色化學。我們透過水溶性聚丙烯酸鈉(SPA)在均相中進行變色機制探討及影響變因的研究，找出有利的反應條件，再應用於PAA。研究證實PAA能將螯合的Ag＋同步還原成奈米銀，反應機制與檸檬酸鈉作用模式相似，而提升濃度、溫度或照光有利於反應，酸性條件則不利，照各種色光也有所差異。

現時國民中學由於班級多，而實驗教室不敷使用，需在教室作示範實驗時，因實驗器材繁多，常有搬運不便之感，如將器具加以改良，可減少搬運時的麻煩，節省勞力和避兔器材的損壞。

甘蔗渣中含有豐富的木質纖維素，其上的官能基可以吸附重金屬離子，我們在此研究中找到適合甘蔗渣吸附Cu2+的最佳條件。在一次實驗中，我們偶然發現甘蔗渣溶液中的有機物能吸附Cu2+，而碳粉能將有機物吸附，利用這點特性，能大幅提升Cu2+的吸附率。在經過兩道程序的吸附之後，20ppm Cu2+(aq)中Cu2+的吸附率大於99%。

課本中關於鋅銅電池的實驗其裝置複雜而且效果不佳，電流過小（約2mA），我們嘗試改良鋅銅電池的裝置予以縮小簡單化、增大電流，使電池足以讓LED 燈泡發光，增進實驗效果並減少藥品的浪費，並利用隨手可得的器材來製作各種小型鋅銅電池，最後發展出密閉不漏可隨身攜帶的鋅銅電池。

日常生活中，隨處可見被拋棄的廢鋁罐，這些廢鋁罐若任其自然分解反應，約需一百年的時間才能完全分解，是一種不易被分解的廢棄物。然而為了我們的地球及後代子孫，我們應竭盡所能地加以回收，所以在這次實驗中，我們試著利用很簡單的方法來回收廢鋁罐，並探討不同環境因素（例如表面積大小、溫度高低）、溶液的種類（例如酸、鹼）對鋁回收率之影響。結果發現影響明礬速率快慢有:1.冰水浴溫度的高低2.溶液是否達到飽和3.放置時間的長短尤其明礬結晶之冰水浴溫度在-２℃時，結晶析出量可高達7.225 克；硫酸濃度在9M 時, 鋁的回收率最好，為83.2％。另外我們也觀察得到的明礬晶體，發現它為透明八面晶體。所以只要我們有心愛護環境，致力於廢棄物的回收,善用有效方法，將可達到資源的再利用, 減少環境的惡化。

一. 學校老師不敢輕易去作氫氣實驗的原因：1. 實驗時若以 Zn加H2SO4製氫，則產生出的氫氣必和瓶內空氣混合，一經點火就有爆炸危險。2.若欲將原來瓶內空氣完全排出，則實驗所費時間太長（約須 30 分鐘以上）而且還沒有把握。3.若用 Na （鈉）加水製氫以排水集氣法收集，則不適用於國中化學實驗 5-1，實驗7-2，實驗7-3.2 ，買驗23-2。4.氫氣鋼瓶一般學校不易設置，保管、管理不易。二. 老師不做有關氫氣實驗學生無法獲得應有知識，且建立了怕做危險實驗的錯誤觀念。與設計一種又安全、又方便、又容易保管的氫氣發生裝置確有必要。