化學科

我們以投影片為底，分別塗上導電膠、導電碳膠、鎳絲、不同粒徑的石墨粉或石墨烯等導電材料製作可彎曲的導電片，用它們來取代價格昂貴的ITO(銦錫氧化物)透光導電玻璃片，以製作染料敏化太陽電池(簡稱DSSC)。自製的DSSC的兩極中間塗了奈米級TiO2 (14 nm)晶粒，並以紫羅藍花(乙醇當溶劑)為染劑，再以鹿角萵苣(溶於乙二醇的溶劑中)作為電解液。實驗結果發現，最好的導電材料首推「石墨烯」，並發現以「投影片/鋁膠帶/石墨烯」組合作正極，以可透光的「投影片/導電膠」作為負極，可獲得較高的發電效率。自製的太陽電池不僅製作成本很便宜，而且還可以彎曲喔！

逢年過節時我們看到賣金紙香鋪店的生意很好，聞到一柱清香，身心舒暢，但是，在廟中香火茂盛的地方，會不會影響到空氣的汙染呢？於是請教老師，老師就鼓勵我們去研究製香的方法和原料對空氣的影響。

去年冬天，全球許多地方降下大風雪，新聞報導積雪太深時可以用鹽巴灑在冰上讓冰溶化。而我們常用的冷劑－冰加鹽可以降溫至零下22℃。對這些現象，一般的解釋有兩種－解釋一：鹽溶於水是吸熱而冰溶化也是吸熱，所以會大幅降溫。解釋二：拉午耳定律－溶液蒸氣壓下降造成凝固點下降，導致冰溶化。研究結果顯示，溶解熱並非影響冷劑降溫之最主要因素，而是鹽類在低溫時之溶解度。拉午耳定律中提及溶液蒸氣壓下降導致凝固點下降，也不是冷劑降溫之原因。不過，我們認為由鹽類在低溫時之溶解度，配合與拉午耳定律可以預測冷劑可達的最低溫。

液體及氣體的分子可以自由運動，液體及氣體能從一處擴散到他處。國中理化實驗 6 - 3 液體的擴散及實驗 6 - 4 氣體的擴散，教導我們以簡單的實驗方法證實液體和氣體中的擴散現象。但物質有三態，除了氣體和液體外，還有一種形態為固體，在固體中是否一樣會有擴散現象，引起我們的興趣。在日常生活中，因運動而產生的腫傷，我們在皮膚上塗抹藥物，讓藥物進入到皮膚內而產生藥效，應該也是一種擴散。固體的染料和布同時放入水中，染料溶解後，進入布的纖維內，使纖維產生著色的染色現象，應該也是一種固體中的擴散現象。但國中課本只談到液體和氣體中的擴散，並沒有提到固體中的擴散。本校在去年科展中，曾探討膠體中的擴散現象，並獲獎。本年度延續去年的研究，探討固體中的擴散現象。

有一天，上課時許多同學部有輕微的咳嗽聲，老師聽到了，十分關懷的說：「喉瓏若是感到不舒服，清晨起床，不妨喝一杯鹽水，喉嚨會爽些的」，何少輝同學一向最愛發問，立刻舉乎向老師提出：「為什磨不喝甜甜的糖水，而要喝不好喝的鹽水呢？」老師說:「 喝糖水遠不如喝鹽水有效，因為糖水和鹽水是完全不同的， 你們注意過嗎?它們對許多東西的反應都不太相同，我們利用課餘的時問來做些實驗，來觀察糖和鹽的不同效用和反應好嗎？」。

有一天，在實驗室裡看到五年級的大哥哥、大姊姊跟謝老師做實驗，發現有一種黃顏色的紙，碰到了水溶液會變色，我覺得很好玩、有趣！回到了班上便和幾位同學去請教老師，開始一連串的實驗及研究。

弟弟很喜歡吃糖，有一次弟弟把伯父要加咖啡用的糖包吃掉爸爸很生氣，伯父卻笑著說，小時候他也喜歡吃糖，但不是方糖，而是膨糖， 〝 甚麼是「膨糖」？浩博依伯父的說扶回家做，卻不是膨不起來，就是膨起來又凹下去，口味也不如預期的好，只好到學校和同學一起請老師指導我們煮膨糖。

為了找出硫酸銅加速鋅與鹽酸反應的機制，本組自製氣體體積量測系統，並設計實驗證實此系統可準確量測氫氣體積，誤差僅有1.76％。實驗發現：在硫酸銅加速鋅與鹽酸的反應中，銅離子並非催化劑，且只有可被鋅還原的金屬離子，才有加速效果。鋅片在本身可解離的條件下，可經由導線將電子傳遞至銅，使銅端產生氫氣。本組推得硫酸銅加速氫氣產生的機制如下：鋅先將銅離子還原，使銅附著在鋅上，電子由鋅傳遞至銅，再由銅傳遞至氫離子，而產生氫氣。後續實驗確認：銅是加速氫氣產生的關鍵，其可加速的原因：一、還原後的銅會附著在鋅上，形成許多孔隙，使反應總表面積增大；二、銅與鋅間只要有電子的傳遞，就可加速反應，銅的角色可能是加速鋅電子的釋放。

改變過錳酸鉀、硫酸、草酸、溫度、催化劑等變因之濃度，求得反應速率定律式，降低實驗的危險性及減少實驗花費的時間。我們發現草酸的反應級數為負值，氫離子之反應級數遠大於其他變因，測得此反應的活化能以及找出此實驗最佳的進行條件。

本作者於71年3月參加全國科學展覽作品（生物科高中教師組）報告中，判斷茄葉中抗感染皮膚的黴菌(Cladosporium Cl- adsporiodes ）成分之薄層析展開圖之R f值，約為0.77~0.63，但未能萃取此有效成分，方便應用於醫療上，故繼續研究之。