全國中小學科展

化學科

我們找到了最簡單指示劑

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。

微生物燃料電池的研究

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。

為什麼烤熟的地瓜特別好吃

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。

怎樣做出漂亮的結晶體

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。

當紅羅蔔遇上Vit.C…

最近又在流行感冒了,媽媽說多吃vit.c片可以預防感冒。我在書上知道疏果中也含有大量的vit.c,只是vit.c既怕高溫又怕空氣; 很容易氧化。但是記得有一次姐姐說過,自然課時老師教過他們用生的紅蘿蔔製造氧氣,還可以讓線香燒起來。我覺得很奇怪:平常我們為了怕vit.c被高溫破壞,所以吃生菜沙拉。但是生的紅蘿蔔卻會產生大量的氧氣,那麼是不是會因為氧氣而破壞vit.c呢?如果會破壞的話,有沒有辦法解決呢?我們是不是可以吃到生菜沙拉,但又不會破壞vit.c呢?所以我和幾個同學決定研究看看。

大搜查線─指紋現形記

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。

神秘魔法石,銅銅抓起來

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。

破解電解質的密碼—電解對沸點與熔點的影響

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。

黑!不黑鹵化銀光化學反應及照相顯影化學動力研究

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。

愈吸愈「胺」心-胺基磁性粒子吸附之探討

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+。