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化學科

綠電池的化學推論

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。

蛋殼中CaCO?之定量研究

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。

硫酸銅沉澱及對生物生長影響的研究

上學期自然課,老師教我們做「硫酸銅沈澱了」的實驗時同學都興高采烈的參與,為什麼溶於水的硫酸銅加入酒精後會沈澱呢?我心裏起了許多疑問:除了水以外,硫酸銅還溶解於那些液體呢?除了酒精之外,還有那些液體能使硫酸銅沈澱?硫酸銅沈澱的過程中會有什麼變化?我就去請教自然老師。老師還問我們:硫酸銅對生物的生長會有影響嗎?於是我們在老師的指導下,就開始了我們的研究。

電!電!電!-電解、電解質、電池相關問題之探討

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。

滴水不漏,奈米寶特瓶—奈米複合材料的應用

本實驗旨在探討:加入改質蒙脫土的PET 其阻氣阻水性是否提升。我們先取市售不同厚度的PET 寶特瓶,測試其阻氣阻水性的關係;結果發現:盛裝氣泡式飲料的PET 寶特瓶普遍膜厚較厚,因而阻水性較佳。又因為我們取的市售寶特瓶的原料皆為PET,其瓶身性質大約相同,所以可以比較不同膜厚間之阻氣阻水性。我們接著在PET 中添加改質蒙脫土,試試看PET 的阻氣阻水性是否較原來的PET 優良。結果發現:PET 在加入改質蒙脫土後,會破壞蒙脫土的層間結構,並使蒙脫土均勻分散於PET 中、發揮阻隔的效果,使PET 的阻水性增加逾十倍。

廢物利用 - 自製萬能糊

遠足的時候經過竹東鎮四重里,三重里到二重國小,在公路旁邊發現陶磁公司丟棄很多白色的物體,同學們不約而同的走過去,發現很多丟棄的磁器石膏模型和保麗龍。老師說:「全校有二千多位同學,如果每位同學買一包三十多元的勞作材料就要用去八萬多元,如果充分利用這些廢物製作勞作,一學年可以節省十多萬元。讓我們共同研究實驗,這麼多的廢物有什麼用途?」

樹上的肥皂

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。

阿乾正傳──乾電池的分析、自製及改良

本研究主要是藉由分析乾電池的成分比例,自行製作可使用的乾電池之外,進而在深入探討乾電池中各成分對電壓及電流的影響。實驗發現去除澱粉,加入適當比例之C粉及二氧化錳能有效降低自製電池之內電阻,並提高電壓及電流的大小及穩定度。此外改變市售電池碳棒和鋅筒的接觸面積,並在碳棒上鍍上銅、溴、銀等不同金屬,觀察其對電壓及電流的影響,發現增加碳棒的接觸面積,無法使乾電池電壓及電流增大,但若增加鋅銅的接觸面積,則可使乾電池電壓及電流增大,提高電池的使用效率;鍍適量的銅、溴或銀在碳棒電及表面,可使乾電池電壓或電流更加穩定,提高電池的使用效率。

注射針筒在理化實驗上的應用

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。

染色密碼—紅棕殺手NO2的偵測

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。