全國中小學科展

化學科

引發結晶的伏兵

市售可重複使用的熱敷包是由過飽和醋酸鈉水溶液製成,為什麼平常不會結晶,只有扳動金屬片時才會迅速結晶而放熱?一般書籍均以為金屬片上粗糙的凹痕可做為晶種(1-2)。也有人認為是以金屬片發生的聲響引發結晶(3)。根據我們的研究,求出醋酸鈉溶液在過飽和度0~0.9 之間是半穩定狀態。同時排除聲響、振動、凹痕作為晶種等猜測,證明是由凹痕中彈出晶種引發結晶,而且我們發現長尾夾可以取代金屬片引發結晶,使自製熱敷包變的更容易。我們也證實醋酸鈉晶體的水合物不只三水合物一種。

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。

光敏靈發光的探討

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。

『微』『柴』是用~親愛的,我把時間變短了!

原油價格上漲,欲尋求替代能源,而生質柴油是目前一種最具潛力的能源,具有循環、再生的特性,所以研究生質柴油引起我們的興趣。實驗室以醇類與油脂酯化生成生質柴油,以加熱方式,在適當的觸媒下,運用化學形式將其轉換成生質能。為使反應完全,會添加過量低碳數醇類。使用的觸媒為強鹼,其缺點-過量催化鹼會使其轉為皂化反應;運用 TLC 片,觀察反應是否完全。也利用微波的特性-加速反應,進而生產快速及高產率的生質柴油。也用超音波製造生質柴油,並比較傳統加熱、微波超音波生產的生質柴油。為了解生質燃料及一般石化燃料的環境污染性,用空氣幫浦收集其廢氣中的二氧化氮,評估其污染性。實驗後發現,有催化鹼的甲醇溶液能生產較多生質柴油;氫氧化鉀甲醇溶液 1.4﹪ 且油與醇莫耳數比 1:9 較佳;氫氧化鈉甲醇溶液 0.8﹪ 且油與醇莫耳數比 1:5 較佳。而一般加熱以 60℃加熱 60 分鐘較適當;也運用 SD-22 柴油引擎測試出生產的生質柴油可運用於現今的柴油引擎上。所製造的生質柴油與一般柴油任何比例互溶,皆能使引擎發動。而微波能使反應時間縮短至四分鐘;而經分光光度計檢驗,顯示使用生質柴油能有效降低污染。

離 〝 家 〞 出走的小泡泡

夏天天氣炎熱,爸爸最喜歡喝沙士解渴了,有一次他在沙士中加鹽,說什麼可以消暑、解渴、降火氣,沒想到他一加入鹽,卻有一大堆的氣泡冒出來,為什麼沙士加入鹽會大量冒泡泡呢?那是泡泡又是什麼呢?哪些因素又會影響沙士冒泡呢?… 一連串的問題,引起了我們研究的興趣,便利用課餘時間開始了我們的實驗。以便了解這些小泡泡的離 〝 家 〞 出走的原因。

健康不要漂白

一個美好的星期天,陪媽媽上市場買生鮮食品,我以為顏色鮮明的一定鮮美好吃,媽媽卻說:「顏色太白,太鮮明的,恐怕有添加漂白劑或過氧化氫(即 H2O2 ) ,吃了有致癌的危險唷!」我覺得媽媽言之有理,還是選擇自然、健康的食品才是上策。第二天,和同學談起這件事,引起許多同學對食品添加物的恐懼和探討的興趣,我們這群「最佳拍檔」去請教詹老師,於是,就展開這方面的實驗與研究。

你跟誰有染

利用藥用雙氧水將頭髮的黑色素褪去及生活中常見的食材(例如檳榔、咖哩、茶葉……)自製染髮劑。在天然的食材中,發現以檳榔、咖哩的染髮效果最好,接著,我們更在自製的染髮劑中添加乳液、檸檬目的是使頭髮更易染色、改善染髮後的粗操髮質且方便使用。

電解質的導電分析及實驗教具的改良

在國中化學第十三章-電解質中提到,在比較強弱電解質時,應將溶液濃度、溫度、兩極面積及距離等控制一樣,可見上項因素會影響電解質導電情形。

生命之源-水的電解研究

本研究是在探討影響〝水電解實驗〞的各項變因(一)探討不同材質作為電極的差異性,一般的金屬片(如 Fe、Cu、Zn、Ni 等)都屬活性電極,通電電解時,可能參加反應,而不銹鋼則因它的特性耐腐蝕,非常安定,導電性好等諸多優點,很適合做電極棒。(二)一般電解質水溶液的濃度越高,導電效果越好,電流量越大。0.75M 的氫氧化鈉是水電解實驗時最佳的電解液。但稀硫酸、氫氧化鈉二種電解液的濃度超過 0.75M 後,溶液的導電效果變差,電流量反轉下降。(三)一般而言,電極棒越粗越長,因接觸面積大,電流量會較大,氫氧生成量也會較多。電極間距越小,電流量越大。(四)電解液溫度越高,電流量越大,氫氧生成量也越多。在 25℃常溫下, H2/O2的比值最接近 2,最適合做為電解溶液的溫度。(五)電解質水溶液電解前後,正負極的 PH 值會改變,正極會減少,負極會增加。(六)針對傳統電解裝置的缺點,製作出改良式的電解裝置,使在操作上更方便,更精確,收集氣體也更安全。

薈「植藍」新──萃集植酸作為藍瓶實驗新的還原劑

「藍瓶」實驗是利用還原糖加入氫氧化鈉、亞甲藍溶液,使之發生藍色的亞甲藍變成無色的亞甲藍的氧化還原反應。 本次探究的起因主要是因為在自製藍瓶實驗所需的葡萄糖過程中意外發現黃豆水中的植酸有可能與亞甲藍產生氧化還原反應。本次探究主要分成三個部分,第一部份檢測在不同條件下黃豆水中葡萄糖的濃度,並確認黃豆水中讓亞甲藍變色的主要物質為植酸,第二部分進一步利用分光光度計測量反應中亞甲藍的透光度,以其數值判斷反應時間, 再以分光光度計測量固定時間內藍色亞甲藍的變化量(反應速率),藉此探討不同種類的糖類、不同濃度的糖類、植酸、果糖、氫氧化鈉影響其反應速率的程度。 第三部分以本次研究結果為基礎延伸其應用價值。