化學科

金是一種自然界的貴重金屬，是具有極安定、高生物相容性且具抗氧化特性的物質。當金的尺寸縮小到奈米等級時，其顏色與物化性質將有很大的改變，約20nm左右的金奈米粒子在溶液中呈現紅色，其熔點降低，並具有很強的催化力。另外，當金奈米粒子的粒徑小於3nm時在溶液中則呈現混濁白色，在紫外燈下會發出螢光色澤。 本研究中金奈米粒子之合成採用四氯金酸(HAuCl4)與硼氫化鈉(NaBH4)合成金奈米粒子，研究中將探討合成反應中之還原試劑種類及比例、溫度條件等變因，對合成金奈米粒子之粒徑、光學特性及安定性等基本性質的影響。更希望本研究能運用簡易合成法使金奈米粒子合成步驟簡化，並符合綠色化學及友善環境之核心理念。

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。

在一次科學研習活動中，老師指導我們製作變色紙。過了幾天，我在一本名叫「怎樣觀察」的中華兒童讀物上獲知石蕊試紙可以用來檢驗溶液的酸鹼性質。我心裡想：變色紙可以自己製作，石蕊試紙能不能自己製作呢？我就利用自然科學課時向老師提出，老師告訴我們：石蕊試紙是由一種名叫石蕊苔的低等植物之色素染成的，這種植物不容易找到，不過我們可以利用常見植物的葉、花、果的色素來試試看，看它能否用來代替石蕊苔的色素？於是我們就在老師的指導下做了下面的一連串之實驗。

照相是我們日常生活常有的活動，由一張照片的完成過程來考慮，可以分為照相操作及照相後的處理。前者為攝影，後者為照相處理。雖然大家部會攝影拍照，但照相處理的化學變化卻鮮為大家所注意。譬如：底片為什麼是黑的呢？在新教材基礎理化告訴我們黑白照相術是以金屬鹵化物之光化學反應為基礎。硫代硫酸鈉與鹵化銀作用，生成可溶性之化合物，照相術上用為定影劑，因此我們想要揭開底片是黑色的謎底，所以自行設計此實驗，來研究照相處理主要的化學變化。

有一天假日，我整理推在桌上的報紙及學用品時，忽然發現舊報紙都變黃了，而且美勞課用的色紙也變淡了。尤其靠近窗邊的報紙和色紙，其變色現象更顯著。究竟什麼東西使報紙變黃呢？又使色紙褪色呢？…這些問題，激起了我探討研究的興趣，變請教老師並展開下面的各種實驗。

磁性粒子可吸附水溶液中微小顆粒，再以外加磁場將之與水溶液分離，本實驗中的磁性顆粒(Fe3O4)先以矽酸鈉對其表面包覆，以保護磁性顆粒而避免其在水溶液中受到酸鹼的腐蝕，再利用胺基修飾合成具胺基的磁性吸附粒子，用此胺基磁性粒子對水溶液中的Cu2+，陽離子染料(亞甲藍)、陰離子染料(RB5) 進行吸附實驗，發現在pH值約為7時，對Cu2+有很好的吸附效果；pH值約為6時，可以大量移除水中的陰離子染料(RB5)，但由於胺基在水中會形成NH3+，故不易吸附陽離子染料(亞甲藍)；吸附過Cu2+的胺基磁性粒子，可在酸性溶液中將Cu2+脫附，再重複利用，在鹼性溶液中，RB5也可從胺基磁性粒子上脫附，但效果不如Cu2+。

酵素性色變是蔬果常見的現象，我們用了其中最具代表性的例子－蘋果，又因為蘋果汁的應用範圍較廣，我們遂就蘋果汁的褐變與各種環境因子及食品添加物中的關係作一系列的討論。結果發現有效的調控pH值、溫度、接觸氣體及添加適當的還原劑都能有效的防止或減緩其褐變，而導致其褐變的主因「多酚氧化酵素」更有其特殊的化性。已褐變及未褐變的蘋果汁的化學性質也大不相同。

有一天看自然科學雜誌，發現和我們生活最密切的水有軟水和硬水的區別，對這冬稱感到很陌生，不大了解其意，於是到校請教老師，老師說：「當我們洗衣服時加肥皂粉後容易產生泡沫的水是軟水，硬水是小容易產生泡沫，而且不適合洗衣的水。我們收集各種的水做實驗以辨認那些是軟水那些是硬水，進而探討水的特性。」於是我們收集各種的水和器材做以下各項實驗。

我家菜園種了許多紅鳳菜，因此我最喜歡吃紅鳳菜。紫紅色的湯顏色美麗，味道更好。一天，媽媽又煮紅鳳菜了，正當全家人吃得津津有味的時候；一向頑皮的妹妹不小心竟把桌上的白醋弄翻了，白醋流進了紅鳳菜盤裹。唉！多可惜！一盤美味可口的紅鳳菜竟這樣報銷了。正當我悶悶不樂的時候，我忽然發現原本紫紅色的菜湯，竟然變成紅色，多奇妙呀！記得老師常跟我們說：「一個學生要能運用頭腦、多想、多實驗才是好學生。」於是我把這個奇妙的問題請教老師。老師說：「除了紅鳳菜會變色外，還有沒有其他的問題？」這時張同學說：「我家種了川七，川七水也是紫紅色，川七水也會發色嗎？」為了想知道這二個答案，我們全班同學在老師的指導下，展開了以下二項實驗。

在操作理化第三冊，實驗 17 - 2 步驟 4 ，碳酸鈣與稀鹽酸、稀硫酸反應時，發現濃度低的稀鹽酸產生 CO2 速率比濃度高的稀硫酸來得快，後者往往要等一會兒才會看到 CO2 冒出。平素實驗時，我們也有這種經驗：同樣滴稀硫酸或稀鹽酸到實驗室的大理石地面上，只見稀鹽酸冒出氣泡，而稀硫酸卻無。理論上，碳酸鹽均會與氫離子發生碰撞反應，而放出 CO2，但為什麼濃度較低的稀鹽酸反而較快呢？同樣在有氧的環境下，稀鹽酸與稀硫酸都能與銅箔反應，但為何 0 . 5M 的稀鹽酸能把銅箔完全溶解掉，但 0 . 5M 的稀硫酸卻不能，只產生微量的 Cu2+，這實在值得推敲。