化學科

壁癌，建築學上稱之為白華現象，是生活周遭處處可見的建築體問題，其發生歷史悠久，地域廣泛，至今未有十分完善的解決方法。細究其發生過程雖然複雜，基本的生成原理卻是建材縫隙毛細滲水過程中，水、空氣、鹽質的交互作用下，一種耐人尋味的成分晶體析出現象。本研究將自毛細滲水與離子晶析的觀察角度出發，廣泛取樣生活中實際混凝土材料自製簡易試體，對此現象進行詳細的試體模擬探討，主要分為兩大部分：第一部分將藉由改變材料與滲透水等的各項性質，針對可能影響其滲水現象與晶析環境的諸多變因進行實驗模擬，晶析結果歷經晶析觀察與EDTA滴定分析，配合實驗過程中的監測資料，以求得白華現象與各項因子間的相互關係；第二部份將針對混凝土凝合原理，自行設計微量拌和添加物，以改良材料降低其滲水性，進而達到防癌效果，初步研究發現添加界面活性劑極具成效，以期對壁癌問題能提出具體而有效的結論與建議。

由於花蓮偏遞於本省東隅，雖近年來工業化的統籌已步入此地，但拘泥於時空之限，在各方面的條件尚難俱全。就單以學校實驗室來看，絕大部分的藥品就必須是從外地輸入的。而最常用的酸鹼指示劑，遂常在久置之餘，本身發生變色的現象(如石蕊及廣用指示劑), 而不能運用得得心應手。所以，我們基於所處環境之失，抱著好奇探索的態度，試圖自製出一種簡易而利用價值更高的酸鹼指示劑，我們所持的原則，所趨的方向即是「簡易」和「價值」。

在高中化學上冊中，有一可見光譜的圖片，期為白光通過三稜鏡發生色散而成的。我不禁想到：若稜鏡改用三片薄玻璃，內裝不同溶液，不知其光譜是否有所改變，乃印啓我們探討溶液濃度、顏色、酸鹼度、及溫度四項便因對光譜的色散折射角及吸收色光的影響。

政府最近正大力提倡消滅髒亂運動，在年前幫忙媽媽消掃廚房時，發現廚房用具油污根多，非常難洗，尤其是抽油煙機的鐵絲網更是難洗，因此我們到了學校請教老師，在老師的指導下，展開了如下的實驗。

本研究主要是釐清碳酸鹽類與鹽酸反應後的吸放熱現象。以實驗室常見的三種藥品碳酸鈣、碳酸鈉和碳酸氫鈉做為探討對象，並自製暗箱，結合感測器測量反應後的二氧化碳、濕度和水溫，經過反覆實驗後，發現（一）異相和均相反應的結果不完全相同，吸放熱與物質狀態有關，特別是碳酸氫鈉，不宜簡化成“酸＋鹼必放熱”的論述。（二）異相反應時，碳酸鈣和碳酸氫鈉有粉塵效應，但碳酸鈉的粉塵效應不明顯。（三）比較溼度與二氧化碳的變化曲線，可說明碳酸鹽與鹽酸反應產生的水主要是以液態為主，可以清楚輔助說明化學反應式的狀態。 綜上所述，本研究自製的觀測器，不僅可以即時監測化學變化，還可驗證物質的基本反應熱和狀態的特性。

在四上，當自然課程進行到「植物的吸收與蒸散」的課程時，從「毛細現象」的實驗中，小朋友無意間發現了許多有趣的現象，引起了再研究的興趣。尤其是對顏色水中色素的分離最感興趣。於是便利用毛細現象設計了許多不同變因的實驗。例如不同質料的紙和布、不同液體的影響、水上升高度對上升速度的影響、阻礙水上升所發生的情形、色素分離的各種狀況，最後，我們還將實驗用過的紙作了回收並製成再生紙。當所有的實驗都進行完畢，小朋友仍然意猶未盡，又設計了相關的發展活動，例如用粉筆取代紙和布、紙蓮花、製作兩色花、取花汁作色素分離和吸水路徑不同產生的色素分離狀況。經過了這一連的實驗，小朋友不但對毛細現象有了深入的了解，也對自然科學實驗充滿了高度的興趣。

參觀酒廠之後，老師鼓勵我們用簡單的器材及方法進一步探討釀酒相關問題。我們配製葡萄糖溶液，並加入酵母粉發酵七天，操縱不同濃度、溫度、酸鹼性、鹽類、酒精添加量和食鹽添加量等變因，再以過濾、蒸餾、冷凝等程序來收集發酵作用釋放出來的酒精，並觀察測量酒度的變化，藉以探討影響發酵速率的因素。環境因子對酒精酵素活性的影響並非都是線性關係。主要是因為酵素成分是蛋白質，在環境溫度過高、過酸或過鹼、添加酒精或鹽類都會造成酵素結構改變影響活性大小，甚至失去作用，故根據本次實驗結果，得知酒精發酵之最佳條件為：葡萄糖水濃度約20～25％、溫度約22～30℃、弱鹼的環境、可添加少量食鹽、但不添加酒精及其他鹽類。

藍瓶實驗是國中探討氧化還原章節時常用來演示的實驗，將氫氧化鈉和葡萄糖溶進水中，滴入一滴亞甲藍液，放置一段時間，溶液便會從藍色變成澄清，如果搖晃數次，溶液又會變回澄清。一次偶然的機會，我們忘了加亞甲藍液，意外發現還原醣在鹼性溶液中會從透明依序變成黃色、橙色、紅色，甚至棕色。於是我們將以上兩實驗結合，試圖找出變色原因。結果顯示反應速率跟反應物中糖、鹼的濃度與温度有正向的趨勢關係；不同陽離子的鹼亦對反應速率產生影響。另各種糖的β態存在比例愈大者反應速率越大，且反應的溶劑系統極性大小亦會影響醣的β態存在比例而使速率產生差異。再者不再反應的藍瓶可以利用加酸再加鹼重生。我們更進而設計了一個利用氫氧化鈉檢測還原醣的方法來取代本氏液，不但不會對環境造成污染、時間快速、檢測濃度又比本氏液低且價錢也非常便宜。

本研究主要探討活性碳可吸附哪些物質種類。以屈折度計檢量法測無色鹽類濃度，以光度計測有色鹽類濃度，發現活性碳對金屬鹽類溶液的吸附能力不強。活性碳對平面分子型染料的吸附能力極佳，吸附程度大小：亞甲基藍 > 亞甲基紫 > 亞甲基綠，與分子平面間距離有關。活性碳對三種有機酸的吸附：發現吸附程度大小為：己二烯酸 > 丁烯二酸 >草酸，推測：活性碳對有越多π鍵的分子，吸附能力越大。在活性碳濾紙碳囊吸附甲基紅的各項實驗中發現：活性碳質量多、溫度高，吸附量大。但在吸附20小時後或35oC以上，會達到吸附與脫附平衡。甲基紅、亞甲基系列四種分子與活性碳的吸附，符合Freundlich恆溫吸附模型良好的線性關係，也證明π-π interaction確是它們之間主要吸附力。

我們對於國民小學自然科實驗教材第十二冊第二單元”鋼絨”感到很有興趣，同時也在科學研習月刊（第十九期第四卷第 3頁）中發現有關的研習題目，另外我們感到第十八屆科展初小組優勝作品”生銹金屬的探討”中關於’”鐵生銹研究”這方面的資料內容不完整，無法滿足我們的求知慾，所以我們就在老師的指導下實地做了一些實驗。