化學科

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。

國中化學課本第十九章中有關反應速率的實驗，其中利用硫代硫酸鈉和鹽酸生成硫的部分，由於用目測的方式誤差太大，且常使學生不知實驗是否結束。曾見師大化學系蕭主任用O.H.P.改良該實驗，但大多數國民中學皆沒有足夠的O.H.P.設備，因此設計本實驗改良之。

有一天當我寫完作業後，心裡很輕鬆就順手往牆上一拍。結果我的手印留在上面，而且手印上還有明顯的紋路。再仔細看我的手，發現我的手上沾滿細細的鉛筆灰而變成灰黑色，而且指紋的部分沾的更多。這使我想到：犯罪現場，歹徒不可能自己把指紋塗的很清楚，再把它蓋到牆上吧！那麼警察伯伯是如何找到歹徒的指紋呢？我實在感到非常好奇，於是就找幾個平常也熱愛偵探搜查的同學，想要模仿柯南一起來辦案，讓指紋現形。

本實驗首先取乳酸菌、酵母菌、AB優酪乳、生態池水當作菌種，使用葡萄糖、蔗糖、果糖當做營養液，觀測其放電電壓。發現無論哪一種菌或營養液，都可以發電，但是以葡萄糖當營養液的發電電壓最大。以自己培養的大腸桿菌來發電，發現最大電壓可以達到0.9伏特，循環營養夜持續發電22小時，電壓仍可維持在0.7伏特以上。改變燃料電池的造型，圓柱筒型電池，可以得知陽極碳織布的電極面積並非越大越好，且陰極的電極位置越靠近下層碳粉，放電電壓沒有改變，但是放電電流會加大。淺盆型的電池，電壓較小，也較不穩定。利用三個淺盆型的電池串聯，可以使LED燈泡發光4~5個小時以上。若利用大腸桿菌分解剩飯，也可以測到0.5伏特左右的電壓。

我們蒐集了很多資料，知道電解質在電解時會影響水溶液的熱力學性質(電解質水溶液之熔點下降、沸點上升)，我們發現對電解質水溶液通電會使沸點與熔點越接近原本沒加電解質的狀態，而且還會使電解質水溶液達到沸點與熔點的時間縮短10％以上（如表一）。若在蒸乾電解質水溶液時通電，可縮短蒸乾時間並節省約10%的能量，對於節約能源有很大的幫助。這些現象可應用在海水淡化及其他工業上。

學校及工業的硫酸銅廢液處理已有多種方法，然而我們研究出全新的方法，利用大理石吸附並去除水中的銅離子，不但可以使硫酸銅廢液達到放流標準，且可以回收硫酸銅晶體。我們加入氨水使溶液呈深藍色，再用分光光度計測波長590nm的吸收度，發現大理石對各種銅鹽均可吸附而表面呈藍綠色，大理石質量越大、顆粒越小則飽和吸附量越大，初始pH值不影響飽和吸附量，低溫時，吸附速率及飽和吸附量均下降。我們證明大理石吸附硫酸銅為化學吸附作用，表面藍綠色附著物為鹼式碳酸銅。我們又發現無灰粉筆也可以吸附銅離子，所以廢棄粉筆有了新用途。最後我們把已吸附銅離子的藍綠色大理石，利用硫酸洗出銅離子，經由再結晶得到硫酸銅晶體，回收率達91％以上。

集集本來就是個小地方，常常買不到所需要的東西，上自然課時老師為了要我們演示指示劑能與各種液體起交互作用，跑遍了整個南投地區，也買不到所需要的溴瑞香草藍指示劑或石蕊試劑，老們埋怨著說：「只好遠征台中化學藥品店」，我們心裡想，既然這些世紀這麼不容易買到，為什麼不用其他容易去到的物質來代替呢？經過提出來和老師討論以後，老師也願意和我們一起從常見的植物身上找找看。

因為合唱老師的一席話，我們對「生質酒精」產生興趣，加上生長在部落當中，對小米酒也很熟悉，激起我們以「午餐的白米」和「午餐的剩飯」為原料練習自製「生質酒精」的念頭。 在幾位長輩和老師的指導下，我們先學習「原住民小米酒」的釀造，再學習現代化的釀酒方法，經過一連串的練習與試驗，我們證實女生的唾液有助於小米酒的發酵，經過女生咀嚼過的小米酒，風味較佳酒精度較濃。 經過三度蒸餾之後，我們成功提煉出83度的高濃度酒精，而且這些自製的「生質酒精」燃燒效能和台糖酒精一樣好呢！

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。

複雜的錯離子看似相似但如果細細的觀察體會便能發現其中奧妙。不同的銅氨錯離子為了證明自己的存在，除了呈現不同的藍以外，還增加了一些需要被探索的內涵。而在實驗裡，我們以氨水、甲胺、乙胺、乙二胺等不同化合物以觀察其中變化並加上了導電度的測量數據以利觀察。