化學科

新發現！！！性質、互變及其應用的探討

本研究目的有：一.歸納產生紅色沉澱物的方法及條件。二.歸納紅色沉澱物性質的探討。三.如何精確操控長出紅鉛樹(α-PbO)及自製鉛蓄電池電極放電效果的探討。 本研究總結論： 一.歸納產生紅色沉澱物的法及條件 1.Na2CO3(aq)＋Pb(CH3COO)2(aq) ＋NaOH(aq)，加試劑先後順序、溫度、NaOH(aq) 濃度均會影響生成紅色沉澱物、生成的時間。 2.PbCO3(S)及PbO(S)加入1~3M NaOH(aq)，在室溫下，均能在短時間內產生紅色物。 3 Pb(CH3COO)2‧3H2O (s)及Pb(OH)2(s)、少量水，在室溫下，加入NaOH(s)，均能在短時間內產生紅色物。 二.歸納紅色沉澱物性質的探討。 1.紅色物不能氧化濃HCl(aq)產生Cl2(g)，紅色物證明是PbO 氧化鉛。 2. 3.PbO(yellow)及 PbO(red)對H2O2分解平均速率非常接近。 三.如何精確操控長出紅鉛樹(α-PbO)及自製鉛蓄電池電極放電效果的探討。 1.以5mL 注射針筒吸取8M NaOH(aq) 0.04mL，逐滴加入部分白化的鉛樹中，能產生最快、最鮮紅的紅鉛樹(α-PbO)。 2.自製鉛蓄電池電極放電時，電壓、電流大小順序均為：β1 型﹥α1 型﹥α2 型﹥β2 型。

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！

在科學上，為便於解釋一個”未知”的，或是” 感官不能察覺”的現象，科學家們常常使用一個巳知而易於觀察的系統來幫助我們瞭解未知的現象。這已知的系統便稱為是這未知現讓的“模型 ”(model) 。也可以說是利用一“巨視的”(ma- croscopic)來代表眼不能見的”微視的”(micr- oscopic ）現象。若此二者的“行為”非常接近，則可算是很成功的模型。但是我們都知道，沒有任何一個模型可和它所代表的現象完全相同，只要能幫助我們解釋現象就達到目的了。平日教學時，發現一般學生對“動平衡”的現象多不易明白，諸如化學平衡、飽和蒸氣壓、飽和溶液等等。為了加強教學效果，作者等數位教師便研究設計出一套模型，用以解釋“動平衡”的現象。當然模型不能完全代表它所要解釋的現象，因此仍有它的限制和困難。

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。

近年來，由於人口的劇增與工業的加速發展，「水」在人類生活上更佔了非常重要的地位，在人們多方面無限制的使用下，溪流由於受到工業廢水，化學肥料，農藥、垃圾、糞便的污染，自然環境也遭受了破壞，而且更嚴重的影響人們的健康，就拿永久硬水來說，因水中含有鈣鎂的硫酸鹽或氯鹽，此種硬水不因加熱而受影響，飲入人體時若含量過高，則易得「腎結石」，在工業上更由於處理不當，更易使鍋爐造成爆炸，而威脅到人類生命的安全，氯在污水中更是一種重要的無機陰離子，其形式並未改變，由於工業廢水之排入也可能使氯含量增高，故我們用採取天然水試樣的方法，利用Mohr之方法定量氯，並研究其分佈情形，使我們瞭解水污染的定義及情形，化學需氧量之值，能迅速提供河川和工業廢水方面之重要資料，所以我們以豐中附近的水質作一個探測，試驗其是否適於工業用、洗衣物，或食用進而探討污染因素，促使大家建立愛水、惜水以維護環境清潔的正確觀念。

從上國中二年級開始，最喜歡的課程就是化學了。每次做實驗總是被各種奇異的化學現象深深吸引住，腦中不斷地想著為什麼這樣，為什麼那樣，心中也不停的尋找合理的解釋。雖然常常疑惑叢生，不知其所以然。但是最後經過老師的整理和解釋，都能茅塞頓開，了然於胸。由於從“做中學”每次實驗都能留下深刻的印象！化學第一冊第六章開始，我們學習到利用亞佛加厥學說，來求各種氣體的分子量。但是課本上所設計的 6-3 實驗，其步驟和計算方法（註 1. ）卻使我們加入五里霧中，始終搞不清楚？為什麼：（充滿二氧化碳的塑膠袋重）減去 ( 塑膠袋的重），不等於二氧化碳的重？為什麼還要加上（空氣的密度乘上塑膠袋充滿氣體的體積）所求出的重，才是真正二氧化碳的重量呢？雖然這些問題到了二年級下學期，開始學到阿基米得的浮力原理時，便都能迎刃而解。但是當時尚無此觀念，任憑老師說破了嘴，大家依然迷迷糊糊。現在二年級的學弟們馬上又要學到亞佛加厥學說了。為了讓他們不再重蹈“疑陣”，我們幾個實驗室的工讀生，便興起研究一種可以讓學弟們容易接受的分子量求法，以及擺脫浮力對我們所產生的困擾。6-3 的實驗，還談到實驗所用的氧氣、二氧化碳，必須使用鋼筒裝的。一般鄉下地區，根本買不到。況且學校也沒有這種經費。我們既然已經學過氧氣、氫氣、二氧化碳、氯化氫 · · · … … 等多種氣體的實驗室裝備方法，何不先收集一些氣體，讓學弟們可以順利的進行，方便而不昂貴的實驗。然而自行收集的氣體會不會比鋼筒裝的氣體，產生較大的誤差和不便？能不能克服呢？再者，課本只做氧氣和二氧化碳的比較，能不能多做幾種？讓同學對亞佛加厥的學說能更加認識和了解。6-3 實驗的後面曉卜個“空氣的密度表”（註 Z ）裹面的密度資料是怎樣跑出來的？以我們現有的知識設備，有沒有自己可以算出來的方怯？以期更適合我們四週環境的壓力和溫度。以上種種的原因，使我們對一個原本平淡的小實驗，引起了無窮的興趣和迫不及待想著手探討的衝動！

現行高級中學自然組採用之化學讓本一CHEM-Study Chemistry-An Experimental Science 。對於第七章氣體分子中之鍵結，其中有關化學鍵強度、離子性、電偶極性等性質之討論，皆尚沿游離能和電子親和力為基準導至許多問題不能圓滿解釋，雖然仿間參考書籍內含負電性之簡介，但仍不能給予高中學生研習化學之指引，作者謹此特以介紹有關負電性鍵能內容，願能增進學生之求真路徑。

有一天我走過牙科室，看見好多位小朋友圍在那裹，一個一個上由牙醫師檢查看看有沒有蛀牙，一個走出來我問他會不會痛？他說下會的醫帥給我們塗一種藥”什麼藥？他說。不知道”我回到教室老師老師說二那是塗上一種叫氟化鈉的藥在牙齒上，可以保護牙齒”因為你們的牙齒容易蛀牙，又平常喜歡吃糖果”刷牙又沒有用心、吃東西以後又不漱口所以容易蛀牙，我聽了以後覺得”我們應該好好保護自己的牙齒才對！那麼怎樣保護牙齒呢？刷牙應該怎樣刷才對呢？牙齒最怕什麼呢？吃那些東西對牙齒有害的呢？吃了以後該怎麼做才好呢？產生很多的疑問”我就進了幾位同學開始討論，由於老師的指導下我們做了下面的實臉，調查研究，提出來報告，請大家多多指教。

本科展將市售矽藻土結合奈米銀水溶液以及氧化鋅粉末製作出一個真正具有抗菌、防黴功效的奈米銀/氧化鋅矽藻土材料。首先，探討矽藻土添加石膏、凝固劑以及改變粉末直徑對於成模固定化的影響。接著利用水熱法合成奈米銀水溶液。之後以化學沉澱法合成氧化鋅粉末。最後，則是將抗菌材料與矽藻土結合，再進行抗菌實驗。由實驗結果得知，水熱法使用0.1M的硝酸銀可合成出約10nm的奈米銀水溶液，而化學沉澱法則以0.1M ZnCl2與0.2M KOH原料進行反應，即可獲得氧化鋅粉末。對於大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及黴菌抑菌實驗證明，當10g矽藻土添加12ml 2877ppm奈米銀則抑菌百分率分別為96.2%、96.7%以及58.5%，若矽藻土添加1%氧化鋅以及12ml 2877ppm奈米銀則可達94.8%、87.6%以及78.1%的抑菌效果。

我們以運動會形式測試各種不同配方的鼻涕蟲，實驗過程非常有趣，很適合將比賽過程推廣給其他小朋友自製鼻涕蟲挑戰。綜合實驗結論如下：要做一個好的鼻涕蟲選手，需要考慮因素有軟、硬和彈性。愈軟延展性愈好；愈硬不容易變形，但也容易碎裂；位於中間者彈性佳。增加飽和硼砂溶液的水溫和硼砂溶液量可以使鼻涕蟲變得比較硬。增加膠水量和水量會使鼻涕蟲變得比較軟，其中水量的影響最明顯。實驗結束後發現，以含有PVA膠水製成摻有鐵沙粉的鼻涕蟲不太會生鏽，反之，其他黏膠做成的鼻涕蟲都會生鏽，我們推測原因是鐵砂被硬化的膠水包覆，沒有和氧氣接觸，所以不太會生鏽，後來我們以四氧化三鐵代替鐵粉，才解決了生鏽的問題。