化學科

去年我和同學去爬山，在山上拾回來許多果子，好像桂圓。我問媽媽「能不能吃」？媽媽笑著說：「不能吃，我們家鄉話叫它『 ㄏㄨㄢˋ ㄗˇ 』台語叫 『ㄇㄨㄚˊ ㄐㄧˋ』。用來洗頭髮會烏亮光澤，不傷頭髮。你看這『 ㄏㄨㄢˋ ㄗˇ 』的皮有光澤，半透明，有皺痕，乾桂圓的殼不透明。這兩種東西不一樣呀！」我聽了覺得很有趣。為什麼樹上會長出這麼好的洗髮劑呢？為什麼用它能洗衣服呢？就帶到學校問黃老師。希望黃老師指導我來研究它。黃老師很高興的答應了，我們就進行實驗研究。

二氧化氮對人體是有害的氣體(參考資料1)，特別是對呼吸系統有危害。而NO2濃度為9.4mg/m3（5 ppm）的空氣中暴露10分鐘，即可造成呼吸系統失調。 所以我們找到有效的NO2的偵測劑與吸附劑：Griess reagent，當其吸附NO2後會產生深淺不一的玫瑰紅顏色，並且Griess reagent在空氣中、高溫中都很穩定，只有在光照時會慢慢失效。根據比色法我們也發現Griess reagent其吸收率亦會隨NO2之濃度升高而有逐漸上升的跡象，並且我們也根據比色法測量出汽、機在發動瞬間與發動一段時間後，廢氣中NO2含量有明顯的差異，我們推測可能與觸媒轉換器的轉化溫度有關。我們也將Griess reagent加入洋菜粉中製作成果凍，並將其定形成為Griess reagent的貼片(GR貼片)，可以更加方便攜帶與使用，幫助人們有更便利的方式來偵測二氧化氮。

電解質的種類很多，在電解的過程中它們會產生什麼反應呢？另外因鋅銅電池使用鹽橋來幫助導電，鹽橋兩端要塞棉花，棉花鬆緊對於導電會有何影響？電極距離、電解質濃度及溫度對於電解反應速率影響程度為何？本研究發現，含氯離子、鈣離子、鎂離子會參與電解反應，發生化學反應；離子粒子太大，如硝酸根離子，導電性則較差。棉花造成導電降低程度低於10%，半透膜造成導電降低程度高於10%；電極距離每增加1cm，導電度會降低4.7%；濃度每提升0.1M，導電度約略升高9.7%；溫度每升高10℃，導電度升高10%左右。

塑膠注射筒是現今醫學界利用非常普遍的注射工具，原先的玻璃注射筒由於再次使用，恐會有傳染疾病的顧慮，現已幾乎被塑膠注射筒所取代。塑膠注射筒的價格便宜且樣式多，可以組合成密閉系統，因此亦偶見於理化實驗中。

廢棄乾電池之碳棒可為惰性電極之材料，鋅殼材質可當作一般鋅片使用，電解質經純化過程所得之錳氧化物，與一般實驗室之二氧化錳對雙氧水之分解催化能力相當。以電子天平連接電腦紀錄重量隨時間之損失量可用來定量一些化學反應之反應速率。反應溫度每升高10℃，則反應速率增加2倍之說法有活化能大小及溫度適用之限制，利用阿瑞尼士方程式可計算出MnO2催化H2O2之活化能值約75 KJ/mole，鋅片加鹽酸活化能為60KJ/mole，大理石加鹽酸之反應活化能值41 KJ/mole。碘鐘反應微量化實驗有其實際執行上之困難，而以改良型光敏電阻實驗可得到此反應速率定律式為r=k [IO3-][HSO3-][H+]，且該反應之活化能為34.7 KJ/mol，而在溫度20.4℃升高至29.4℃時，理論與實驗皆證實其反應速率增加為1.5倍。

國中化學課本第三冊第十六章，有關廣用指示劑有云：「廣用指示劑，魷是幾種不同的指示劑，按照適當分量配製而成的」，鑑於以往所用之廣用指示劑，在酸性範圍內之紅、橘、黃、及中性之綠色，均有分明之層次，而在鹼性時之，藍、靛、紫色往往不易辨分，我們是否能利用許多不同之指示劑重新組合出一種新的廣用指示劑，使其在鹼性範圍內也有明顯之色層可以分辨呢 ?

葉綠素為自然界中常見於光合作用生物體內之物質，在能源領域內也有不少的應用。本研究探討葉綠素作為普通化學電池之電解質、染料敏化太陽能電池之染料與新型葉綠素電池中自發物質時之化學反應，另外也探討葉綠素之濃度對於發電效能的影響。當葉綠素作為電解質之實驗中，將使用鋅銅電池組為對照組，改變陰極溶液及鹽橋為實驗組，分析數據圖並推測其運作原理。自發物質之實驗運用一裝置由兩片玻璃與兩片矽膠片組裝而成的電池，改變電解液與光照有無來探討葉綠素在該電池中是否有明顯的氧化還原作用，並推出化學反應式。染料方面使用二氧化鈦製作染料敏化太陽能電池，加入葉綠素作為染料。結果顯示葉綠素可自身氧化還原，而且葉綠素本身是弱電解質。

本研究利用高中三年所學之熱重分析(1)、排乙二醇速率(2)、酸鹼滴定(3)及等壓差(4)四種方法推求蛋殼中CaCO3(s)含量。熱重分析試驗是以質量守恆及嘗試錯誤法之概念推得所求，試驗結果，一般蛋殼粉體中CaCO3(s)含量為90.8％，土雞蛋殼粉體為93.9％；排乙二醇速率試驗是利用非勻相反應中，相同接觸面積下，排乙二醇速率與市售CaCO3(s)及蛋殼粉體中CaCO3(s)含量成正比的關係推得所求，所得結果，一般蛋殼粉體中CaCO3(s)含量為87.3％，土雞蛋殼粉體為\r 89.4％；酸鹼滴定試驗是以逆滴定的方式進行，試驗結果，一般蛋殼粉體中 CaCO3(s)含量為88.7％，土雞蛋殼粉體為91.4％；等壓差試驗是於相同壓差下，比較市售CaCO3(s)及蛋殼粉體所取克數，結果顯示，一般蛋殼粉體中CaCO3(s)含量為87.8％，土雞蛋殼粉體為90.4％。本研究於試驗結束後，以文獻(5)提及之蛋殼粉體中CaCO3(s)含量92.0～95.8％為標準值進行試驗誤差分析。本團隊於此研究最大之收穫，即是將高中三年所學，學以致用，並得到從做中學的寶貴經驗。

在一次理化實驗課上，做有關上壓力的研究時無意中發現，內管之硫酸溶液，會經由塑膠片中之小孔滲出，但一段時問後則又停止，且此現象反覆進行著，似乎有週期性的變化，這奇特的現象引發了我們對於本實驗的研究動機。

“釀甘藷酒”這個實驗真的非常的簡單，只要把“酒釀”丟進甘藷中讓它“發酵”就可以了。不過，釀酒的過程中，還是會遇到一些小問題，可是我們都很聰明，都懂得運用以前所學過的化學實驗方法解決在釀酒過程中的一些問題。我們對鄉土的特產「甘藷」有一種非常特別的感情，它的品種有很多，最常見的有甘藷台農57 號(黃色肉)、甘藷台農66 號(橙色肉)、甘藷台農71 號(葉用甘藷)、及紫心甘藷（俗稱芋仔甘藷，但是它並不是芋頭和甘藷的雜交種，只不過是紫色的甘藷罷了！）我們還親手種了甘藷盆栽，看著甘藷一天一天的成長，讓我想起這七、八個月來……..鹽水浴法和甘藷天然指示劑是我們自己發明的實驗方法(沒有人用過的呦！)。鹽水浴法是由於我們進行蒸餾時，覺得非常的耗時，可是我們都不知道要怎樣解決，結果有一天，我們忽然想到，在自然科(南一版)第五冊“水的變化”中，學過在冰水中加鹽溫度會下降，那麼如果在沸水中加鹽溫度是否會也會改變，所以做了個實驗，發現溫度真的會上升，就解決了這個問題，非常的高興。紫甘藷天然指示劑是為了觀察紫心甘藷在不同的酸鹼度的溶液中是否會產生不同的顏色，因而意外發現，紫心甘藷顏色變化多端，簡直跟彩虹沒什麼兩樣，真的使我們感到非常的興奮！釀造酒過程中，很容易變酸，只要加入鹼性物質的東西就可以降低酸度，例如：碳酸鈣、烘焙用蘇打粉、媽媽吃的鈣片等……用心觀察、提出問題、蒐集資料、提出假設、實驗證明是我們解決問題的過程，在每一步驟的探索中我們都獲益許多，我們原本以為只要做實驗就可以了，結果我們練就一身的魔法，解決許多疑難。