化學科

我們曾依國中化學課本第十三章「把濾紙放在載玻片上」，以0.05M 之稀硫酸溶液滴在濾紙上，使它與載片黏接，再將兩條導線上的鋼夾”分別夾住載片和濾紙之兩端”並將兩極分別接上電池組兩極，最後在濾紙中央放一小粒過錳醉鉀晶體 10 分鐘後，便可觀察到紫色的MnO4的游動，然而我們完全照著書中的方法進行實驗，根本看不見紫紅色的MnO4的游動。因此為了探究原因及希望更明顯的看到MnO4儀的游動，我們進行了以下的實驗。

本研究探討鮮奶加入薑汁產生化學反應而使蛋白質凝固。經過一連串的實驗，發現薑汁與鮮奶比例1：6至1：60均可凝固，比例1：15凝固情形和口感都有不錯的呈現。鮮奶的最佳溫度為50℃~80℃，全脂或低脂鮮乳倒入薑汁中都會凝固。多種蛋白質飲品能與薑的蛋白酶起化學反應而凝固。沖泡奶粉須13%以上才能凝固。薑汁在低溫下能維持蛋白酶活性，中寮薑4℃可維持27天，其餘薑種4℃冷藏後7天的薑汁便失去活性，-18℃冷凍儲存的薑汁則可維持74天。薑塊於冷藏室可維持活性5天；於冷凍庫可維持活性15天。製作撞奶時，撞擊高度不影響結果，分次撞擊間隔時間須少於3分鐘，間隔30秒的輕微晃動仍可凝固；薑汁撞奶凝固最成功的反應時間須8分鐘以上。

有一次客人送來一盒海苔，我和弟弟很高興的吃完後，「咦！裡面還有一包糖果。」正要把它打開來吃，爸爸趕緊制止：「啊！那是乾燥劑，不能吃！」乾燥劑是什麼？為什麼要放在海苔裡？其他地方哪裡還可以看到乾燥劑？乾燥劑不能吃，能玩嗎？一連串的疑問，引起我探討問題的興趣。於是在老師的指導下，展開有關乾燥劑的研究。

最近我們常從商店裡買回來的食品類或藥品類等，在家把包裝盒、鐵罐打開即可發現果面還放著一、二包的乾燥劑，而這些乾燥劑人都是一粒粒藍色或紅色的，有時候還可右到白色的顆粒或粉末狀。除了這些常見的以外遠有沒有其他的呢？而這些乾燥劑是怎樣保持物質的乾燥呢？我們為了徹底了解它，便做了下列的研究。

油膜實驗是在化學課本第一冊第 89 頁的實驗 6-2 即是依據表面張力原理，利用硬脂酸的石油釀浴液，求取硬脂酸的粒子（分子）的大約直徑，在實驗的進行前後，同學們從出了很多類似的問題和疑點，諸如水深的問題、滑石粉薄膜問題、硬脂酸的擴展面積無法計算問題等等，這些在課入與老師的參考資料中，均無交代，因而引起了同學們探討的興趣與研究動機。

記得高一時，基礎理化實驗手冊(上)中，有光敏靈和氰光棒發光現象的實驗，這種神奇的化學致光反應，深深地打動了我們的心，更激發了我們課餘研究的興趣。

曾經以 U型管、半透膜、探討流體之動力現象，界定了滲透壓並體認微觀下的滲透意義。又，由高中池球科學課木關於岩石、土壤中地下水滲流，所捉「達西法則」。引起以「化學動力學」統整滲透概念的興趣，於是，以地殼中化性最安定，物理組織易於觀測的土壤為界面。

本實驗中我們嘗試去探討各種影響水果電池效率的因素，如電解液的成分、濃度與溫度、電極種類、電極的間距、接觸面積、電池電路的連接方式等因素。經實驗後發現以下結果：一、當電解液的濃度或溫度增加，電池電流量會增強。二、當電極間的距離越近及電極接觸面積增加時，電池電流量增強。三、影響水果電池電功率最大因素為電極的金屬種類，實驗中以鎂鋁–銅作為電極的發電功效最好。四、將果汁製成果凍電池，可以微增電功率。接著我們試著利用在電子廢棄物回收廠，找到的銅箔基板廢料當正電極，廢筆電外殼的鎂鋁合金當負電極，製成的簡易電池模組可產生更佳的電功率，單組電池模組電壓值就達1.66 V(電功率86.33 mW)，串聯三組電池模組總電壓值可達4.74 V(電功率182.96 mW)，若串聯六組電池模組總電壓值更達9.57 V(電功率320.59 mW)，另簡易電池模組連接3 V直流馬達可使其運轉，因此，簡易型果凍電池可作為緊急時低功率電子產品之供電用途。

本實驗以帶狀雷射光束通過溶液水體，形成一面放射狀光牆，溶液能讓雷射光產生散射，表示有明顯的廷得耳效應，亦證實本實驗溶液為顆粒頗大的膠體溶液。加上雷射光通過膠態粒子產生繞射，可以明顯看到光點粒子。 膠體粒子於一連續相中受到外界所施加的電位、溫度、或溶質濃度梯度的驅動，所產生之輸送行為，稱為泳動。本實驗將氯化鈉固體溶質溶於水，未經攪拌，水體內部呈現濃度梯度差，產生溶質運動的驅動力，造成膠體泳動時，有明顯光點顆粒沿著與濃度梯度垂直方向上升。 藉由錄影到的氯化鈉光點顆粒運動路徑，追蹤特定光點顆粒移動情形，根據觀察到不同光點粒子的運動模式，除了有向上移動之外還有橫式旋轉與直立式旋轉運動情形。測量固定距離各顆粒泳動所需時間，並計算光點泳動速度。不同橫式旋轉與直立式旋轉速度比，以及影像圖片資料，推斷氯化鈉運動粒子的結構型狀。 改變水的溫度，從低溫10℃時，顆粒緩慢垂直上升，逐漸增加溫度，光點顆粒明顯加快上升移動速度，且加快速溶解、沉降的畫面，驗證了自然課本的化學正逆反應速率的情況。溫度越高粒子能量越大，運動速度越快，正逆反應速率也越快。

在新教材化學課本第六章中，專章討論化學動力學。課本所述，多為純理論，我們想在實驗室中，利用實驗以了解反應速率，探討速率常數的變因。因課本所述，幾乎為無機反應，我們對動力學的認識，是否適於有機反應？ 高中化學東華本第十七章與新教材第十三章有機化學，提到鹵烷水解可為一次或兩次反應。我們希望利用鹵烷水解這一有機反應，設計實驗，以求徹底了解鹵烷水解反應，並期使對化學動力學有一完整的觀念。