化學科

在做雙氧水分解氧氣的實驗，當反應不再冒氣泡，但又需再收集氧氣，我很自然地再加入一些雙氧水到原先的反應瓶裡，反應瓶雖然立刻又冒出氣泡，但我發現速率比原先慢了許多。根據國中課程所學有關催化劑的作用原理，二氧化錳是不消耗的，只要反應的雙氧水濃度相同，反應速率應該相同，對於這種不正常的變慢現象，引發我對催化劑在化學反應中的行為及二氧化錳在反應中是否有變化的研究興趣。

活性探視過濾器才中一個重要的成份，奇可脫色、除臭、對於有機無機物的吸附也有一定的功效，平均每克活性碳具有吸附８個網球場面積的能力，由於取材經濟環保、是一種值得利用的材料。活性炭的製造是運用廢棄的含碳物質，如果殼、木屑或煤屑等，在高溫下經由炭化、活化兩步驟完成，以目前工業界而言，大多使用木屑或椰殼加工製成。本實驗將取四種不同材料來加工，分別是椰殼、稻穀、木碳及衛生紙（取衛生紙的原因在研究動機中會提及），利用實驗室裡簡單的加熱設備，改變不同的加熱時間，比較四者碳化後對色素的吸附的能力。並藉由浸泡不同的活化劑，在定溫及變溫下反應、探討較佳的活化條件。雖然我們無法在高溫(500℃~800℃)下進行反應，但我們做出來的成品，仍具有80%以上的脫色能力。此外，數據也可以比較四種材料的優劣，及活化條件之差異。

本 研 究 是 針 對 銅 ( Ⅱ ) 氨錯離子的數種結合狀況及配位數作探討。在實驗過程中， 我們先採用紫外線及可見光吸收光譜儀(UV)對銅 ( Ⅱ ) 氨錯離子溶液作2 0 0 ~ 3 0 0 n m 範圍的掃描， 發現隨著銅( Ⅱ ) 溶液所加入的氨水量減少， 掃描圖譜所呈現的吸收峰數目也減少， 首度了解銅( Ⅱ ) 氨錯離子的結合狀況應該有四種而由銅( Ⅱ ) 與氨的反應: Cu2+ + ( X + 2 ) N H3 + 2 H2O → [Cu(NH3 )x]2+ + 2 N H4++ 2 O H - 可知將一定量的銅( Ⅱ ) 溶液與一定量的氨水反應， 若能求得剩餘氨水量則反應式中的X 值可求得， 因此本研究中我們設計了數種不同莫耳數的銅( Ⅱ ) 溶液與氨水混合， 然後以pH 計測混合液的pH 值而推測出混合液的[OH - ]， 進一步求得剩餘氨水量， 結果證實X 值有1 ， 2 ， 3 ， 4 數種。硝酸銅溶液為強電解質， 形成 [Cu(NH3 )x]2+ 為弱電解質， 因此在每一階段形成一個物種時， 電導度勢必會下降， 因此我們將銅( Ⅱ ) 溶液以一定濃度之氨水滴定， 再以電導計測溶液的電導度， 由滴定曲線觀察到有四個轉折點。 再次證明X 值應有1 ， 2 ， 3 ， 4 數種。綜合上述實驗結果， 我們證明銅( Ⅱ ) 氨錯離子應有四種， 亦即 [Cu(H2O)3(NH3 ) ] 2 + 、 [ C u(H2O)2(NH3 )2 ] 2 + 、 [ C u (H2O) (NH3)3] 2 + 、 [Cu(NH3)4 ]2 +。最後在研究中我們也對鎳( Ⅱ ) 氨錯離子及鋅( Ⅱ ) 氨錯離子作了簡單的探討。

隨著全球溫室效應日漸嚴重，如何降低大氣環境中二氧化碳含量，已成為科學家日切關注的議題，我們都知道酸雨現象，就是二氧化碳溶於水後呈酸性反應造成，因此我們利用鹼性與酸性的中和原理，尋找合適的鹼性化學藥品，來捕捉空氣中的二氧化碳氣體。透過實驗強鹼、弱鹼、胺類等鹼性物質，發現單乙醇胺與氫氧化鋰捕捉二氧化碳效果最佳，因此我們決定選取這兩種物質，作為二氧化碳捕捉劑。實驗過程中，我們製作多種不同的二氧化碳捕捉器，經過比較後，我們完成最符合單乙醇胺與氫氧化鋰性質的二氧化碳捕捉器（下懸空、彎曲式），捕捉器反應後，可將空氣中約400ppm的二氧化碳濃度，降到接近0ppm。我們實驗也發現捕捉劑可藉由一些物理及化學方法還原，例如：單乙醇胺反應後的單乙醇碳酸氫胺，加熱至115℃可還原；氫氧化鋰反應後的碳酸鋰，也可利用加入氫氧化鈣來還原，如此一來就能循環使用捕捉劑，避免環境二次汙染。

染布是中國傳統技藝，以植物染最符合環保、低成本。台灣是蕨類王國，校園內又處處可見，我們嘗試用別人沒染過的蕨類當染材。染前先浸在綠豆和高筋麵粉的助染劑（每100公克的助染劑中含蛋白質量約23公克左右）中可加深色澤。取腎蕨13.04％染液在中溫左右染 5分鐘，染出的色澤最翠綠。色澤會因加溫時間越久，顏色由綠色偏黃色。若以小蘇打粉作為媒染劑時，色澤偏棕褐色，有利於色素溶出；以檸檬汁、水作為媒染劑時，偏橄欖色，利於染布著色。不論照射時間長或短，褪色效果大多僅為同色系間變化。蕨類染不但可染出高彩度的鮮艷色，更可以得到許多細膩的中間色，並且，透過不同染色次數與不同色相的複染，亦可以染出更典雅雋永的色彩層次。

本實驗透過咖啡渣與染材的染色過程，了解冷熱染對染色的效果，並透過浸泡助染劑及媒染劑，觀察發色、固色及色相的變化。本研究希望透過實驗過程，了解其染色的變因及控制色彩的層次性，以便應用在染色的成品中。 本研究發現：就常溫(染液23℃)及高溫(煮染控溫在100℃)而言，高溫熱染吸色的效果較佳。在使用動、植物性蛋白質的助染劑實驗裡，發現膠原蛋白有隔絕吃色的效果，而奶粉發色最佳。改變媒染劑濃度能染出漸層色系；加入醋酸鐵會變鐵灰色；加入澄清木灰水及澄清石灰水會固色。 咖啡渣所染出的色彩很淡雅，從過程中可以得到許多細膩的中間調性，利用它彩繪及製作編染、織染之成品，具木質色調，可使生活更有樸實的美感。

本研究是去年科展評審教授提出「二氧化碳難溶於水嗎？」引發動機而進行研究。第二十五屆全國科展雖有類似研究作品，但我不太瞭解裡面實驗過程，於是設計一組排水集氣裝置當檢測工具，並利用純度較高二氧化碳實驗，因實驗器材較細緻，研究結果應較為客觀。過程先觀察蒸餾水通入二氧化碳前後pH值變化，發現二氧化碳在水中只是一部分溶解，並非立刻完全溶解。再利用檢測工具探討二氧化碳在不同條件溶液的溶解量，發現溫度高低、鹽水濃度、不同pH值酸鹼溶液等對二氧化碳溶解量有影響。最後探討試管頂端殘留氣體，推論二氧化碳鋼瓶裡除二氧化碳外，似乎夾雜少量其他氣體。使用60天收集試管頂端殘留氣體，經檢測發現是氮氣的可能性比較大。

去年以「洗衣粉能殺蟲嗎？」在全縣科學展覽會發表，獲得好評，並受各方面的重視來函訊問者不少，可是我們的實驗尚不足以徹底，而且去年尚有未實驗的問題有待繼續研究，為了減少農藥殘毒之害維護國民健康起見，方選用沒有遺毒之其他藥品來防治害蟲。以代替目前所使用之農藥。由去年五月起肥皂粉加上硫黃，在花果園中實驗，結果對害蟲有很強的殺傷力。若能推廣我們的研究工作，將可進一步促進改良殺蟲劑嘉惠獎民。

蝦子是一般人們很喜歡吃的海鮮，但漁民及漁販因保存較鮮的程度可得較高之利潤而灑以硼砂，此類藥品可引起人類．嘔吐、腹瀉及新陳代謝機能的萎縮，甚而引起中毒死亡；因此，市場上的蝦真含有硼砂嗎？如何去減低其含量呢？此為人們甚為期望的，也可為主婦們多一道有營養的家常菜。

六下自然課第一章防鏽和食物保鮮單元中提及蘋果泡食鹽水可防止氧化現象，電視廣告上又一直推廣煮菜要用健康低鈉鹽，而清泡蔬果則採高級精鹽，於是我們想探討食鹽的量、食鹽的種類、浸泡的時間要如何能控制，才能延緩蘋果氧化的情形，於是透過一起擬定實驗假設、實際操作、討論、收集等各種方法來驗證，結果發現了蘋果美白的最佳撇步：一、 購買價格較昂貴的蘋果(韓國、紐西蘭蘋果)氧化速度確實比較慢，證實了一分錢一分貨。二、 削蘋果時盡量在水中削，並將果心去除，至於蘋果的切片花樣任你變化。三、 蘋果削完皮後盡量泡在冰的汽水(雪碧)或食鹽水中。四、 浸泡蘋果的食鹽水水量以1500cc 加入八小匙(臺鹽附送)的天然超鮮鹽浸泡3 分鐘後取出(臺鹽廣告上可能以價格來考量用高級精鹽)，蘋果將是又白又脆。五、 本實驗雖提供最佳蘋果美白的方法，但為確保食物的新鮮度，還是盡快食用完畢較妥當。