化學科

在一個晴朗的下午，爸爸從美國出差回來，帶回了一包“粉”，這包“粉”若調成飽和度溶液，再放入石頭，就會結出漂亮但很小的結晶。好奇心驅使之，我把結晶帶給老師看，老師鼓勵我們看能不能找出其他物質也能結出漂亮的晶體。於是，我們成立研究小組，展開一連串的研究實驗。

星期天爸爸帶我們全家到田野烤地瓜，當我們挖開泥土取出熱騰騰的地瓜，剝開皮來吃時，弟弟說：「好香！好甜！好好吃！」我聽了就好奇的問爸爸說：「為什麼地瓜未烤熟前既生澀又不好吃，但烤熟了卻這麼甜美好吃呢？」爸爸也說不出所以然來，就叫我們改天去問老師。老師告訴我說：「那是因為地瓜中的澱粉受熱轉變為糖的緣故，但我還是不太明白，就請老師指導我們做實驗看看，以進一步瞭解熱對各種澱粉分解為糖的影響。

為探討風暴球結晶變化之因，我們先對硝酸鉀、氯化銨、樟腦與其混和溶液進行微觀、肉眼觀察與X光繞射檢測，結果發現，樟腦與氯化銨構成羽毛狀晶形，硝酸鉀為羽毛間的結晶核，故三者相混和的羽毛狀晶形最為清楚。 再藉由進行多溶質溶液與低介電常數溶劑測試時所學的知識來製作風暴球，然後再對自製風暴球進行結晶因素的探討，結果發現，結晶變化與光照度、光顏色、聲波頻率、電流、接觸材質、濕度與氣壓無關，也無預測功能，只與溫度、溫度下降速率與溶解次數有關。 最後，再以甲基紅、廣用指示劑與自製色度計來改良自製風暴球，成功製造出一成本低廉、適合台灣天氣、顏色可隨天氣改變與可當作簡易溫度計的變色風暴球，為風暴球增加趣味性與實用性。

「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。

學校的飲用水有「立式」和「噴式」飲水機。本研究的水質檢驗標準是酸鹼值、雜質和總菌落數。飲用水都經過相同過濾系統所以雜質很少，在不同的機型、溫度、時間和放流下幾乎沒差異。「立式」酸鹼值高且總菌落數低；「噴式」酸鹼值集中在7.0~8.5但總菌落數高。冷熱水的酸鹼值差異不大，熱水煮沸消毒，可以降低總菌落數。較長假期和機器壞了會影響水質，需要統一放流或清空儲水槽重新加熱殺菌。酸鹼值星期一比星期五高，「立式」差距大，「噴式」都合乎標準，差異不大；早上和下午的差異不大。總菌落數星期一比星期五高，大部分早上比下午高，使用率高會降低總菌落數。冷水放流後總菌落超標情形有下降趨勢。熱水放流效果顯著，0秒到10秒減少得最明顯。

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+。

我喜歡吃藍莓、胡蘿蔔與辣椒等不同顏色花青素食物，而且自然課程學到酸鹼指示劑檢測，還有我們找到許多篇文獻顯示藍紫色花青素具有良好的抗氧化效果，所以我們想針對依顏色區分為紅色、黃色與藍紫色花青素進行酸鹼的檢測，深入研究優缺點，針對(1)不同水溫、(2)在酸、中、鹼性水溶液中顏色變化，探討不同顏色花青素溶液辨識酸鹼值之效用，還有(3)添加胡蘿蔔汁、椰子油加胡蘿蔔汁物質，不同顏色花青素酸鹼變化。延伸實驗：研究不同顏色花青素對動物性脂肪溶解的能力，連結日常生活中，食材具有解油膩的功效之探討。最後實驗結果，不同顏色花青素蔬果有其優劣處，我們建議每日健康五蔬果需要不同顏色均衡攝取，才是健康飲食之王道！

鋅銅電池「細水長流」的放電方式，一直是實驗中令人詬病、疑惑的地方，也是我們最想去改善的狀況。在這個研究中，我們嘗試尋找各種可能影響鋅銅電池放電效率的變因並建立最佳的實驗控制條件，好讓鋅銅電池的放電效率得以改善。經過一連串的實驗，我們歸納出一個很重要的結論：「水溶液的導電程度，特別是跨接鹽橋的狀況是影響鋅銅電池放電效率的最重要因素」。而在研究中，包括使用「多重鹽橋」、「跨接銅片」、以及「提高鹽橋溶液濃度」等做法，都對鋅銅電池的放電電流產生了最明顯的改善效果。不過，必須一提的是：硫酸銅溶液顏色的消褪，仍然是相當緩慢的反應，有待我們繼續努力去研究！

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。

課餘閱讀科學叢書，上面寫著：泡一杯水溶液，然後放入一根棉線，不久就有晶體附著在棉線上。我覺得很有趣，也泡了－杯糖水試試看，結果老半天卻未見晶體附著，因此引了我們探討的興趣。