化學科

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。

我們從網路看見一位國外網紅破解了星光配方，重現星光耐火效果！讓我們對耐火黏土產生興趣，自製檢測裝置進行耐火黏土配方與原理探討。 我們分析耐火黏土的基本組成有「黏土粉、黏膠、膨鬆劑、添加物」四類材料，測試出最佳耐火配方①黏土粉：玉米粉、②黏膠：白膠雄獅或糯米膠、③膨鬆劑：小蘇打、④添加物：增加軟度—漿糊；降低溫度—明礬、硼砂、滑石粉。歸納出黏土耐火原理是表面受熱產生膨脹碳泡沫，內部產生千層派或多孔洞麵包結構，小蘇打產生的CO2取代孔隙的空氣，產生耐火效果。 我們調配自製三種耐火黏土配方「白膠雄獅明礬」、「糯米膠硼砂」、「糯米膠滑石粉」，其耐火效果都優於國外網紅配方，且可塑性更佳，甚至誤食對身體無害。

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。

本科展將市售矽藻土結合奈米銀水溶液以及氧化鋅粉末製作出一個真正具有抗菌、防黴功效的奈米銀/氧化鋅矽藻土材料。首先，探討矽藻土添加石膏、凝固劑以及改變粉末直徑對於成模固定化的影響。接著利用水熱法合成奈米銀水溶液。之後以化學沉澱法合成氧化鋅粉末。最後，則是將抗菌材料與矽藻土結合，再進行抗菌實驗。由實驗結果得知，水熱法使用0.1M的硝酸銀可合成出約10nm的奈米銀水溶液，而化學沉澱法則以0.1M ZnCl2與0.2M KOH原料進行反應，即可獲得氧化鋅粉末。對於大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及黴菌抑菌實驗證明，當10g矽藻土添加12ml 2877ppm奈米銀則抑菌百分率分別為96.2%、96.7%以及58.5%，若矽藻土添加1%氧化鋅以及12ml 2877ppm奈米銀則可達94.8%、87.6%以及78.1%的抑菌效果。

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。

我們希望嘗試雙氧水電池這個新議題與其他氧化劑次氯酸鈉、硝酸鐵電池，是希望它可以在實驗是輕易製作，且是環保而強力穩定的電池。實驗的過程我們儘可能使用低污染的材料，也發現一些不錯的實驗結果： \r 一、雙氧水電池，燒杯中直接反應：以10%雙氧水、Zn當陽極所產生的電壓電流最大，比文獻提到的A1電極好。 \r 二、雙氧水電池微型化，H2O2 30%中加入寒天末、碳粉與少量磷酸鈉，可產生大且穩定的電流與電壓。如此製作的電池，並不亞於市售電池。 \r 三、三種電池的比較，以H2O2最為穩定，Zn或Mg為電極可以產生很大的輸出電流。NaCIO與Fe(NO3)3水溶液電池，反應速率太快，電池雖有高電壓與電流，但不是很穩定。H2O2確實可以發展為強力環保電池。

那天，媽媽要我在鯉魚湯中放一些太白粉以便芶芡，我舀了一匙太白粉直接往湯中放下去，說時遲，那時快，入湯的太白粉立刻凝結成塊，怎麼弄也無法使其均勻地溶解開來。後來媽媽告訴我，應該先將太白粉溶在冷水中，再倒進鍋裡，這樣就不會凝結成塊了。我照方法做了一次，果然成功。我對於太白粉勾芡的事情感到好奇，於是就是利用上課時請教老師。老師告訴我澱粉質的東西在熱溫度中澱粉粒會分解成糊狀，像太白粉等食用粉便是良好的勾芡材料。老師知道我對這方面的問題很感興趣，便建議我動手做做實驗，比較一下一般常見的食用粉的遇熱反應，於是我便在老師的鼓勵和指導下，邀了數位同學一同來做這個有趣的實驗。

在國中理化課本第二冊第九章我們學到了一些重要元素的性質及反應，尤其在 9 - 2 節有關鹵素的示範實驗，覺得又好奇又喜歡，它係利用四氯化碳溶劑使反應物產生各種顏色的變化來比較活性的大小。雖然動作簡單但總覺得不順手。而溴碘等之製備並無介紹，以及實驗完後混合液及餘氣應如何處理或回收並無加以指示，因此為配合政府環保政策就在老師的指導下以此作為研究的主題並加強環保之工作。

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。

分析化學在工業上，扮演很重要的角色，尤其對產品品質的管制與檢驗，如果分析不確實，可能造成嚴重的傷害和損失；如去年年底彰化所發生的米糠油中毒事情，又最近假酒充斥市面，有些竟以工業酒精為原料，而使一人死亡二人失明之事情，其甲醇含量竟高達百分之廿九，因此必須找出簡便之檢驗法，以便辨認，使之不致造成不幸。因此有一種快速而且準確的分析儀器是很重要的，目前用於定量分析最普遍的儀器有氣相色層分析儀受到物質沸點的限制，即沸點太高或易受熱分解的物質，不能使用；而液相色層分析儀較耗費時間，而且這兩種儀器都是以物質之分子特性來感測，因此化合物之性質很接近，將無法分辨；而核磁共振光譜儀，是利用分子內之原子在不同環境下，有不同之磁場來感測，囚此其準確性較高，也不受沸點的限制，只要找到適當的溶劑，使之成透明溶液，即可測定，而且時問也較短，這種義器在國內尚未被廣泛應用，而只在研究機構或大學裹從事研究的先生們較常用；因此將核磁共振光譜儀應用於定量分析方面，以酒為樣本作一研究；並將假酒之鑑別，以核磁共振光譜方法及化學方法作一介紹。