全國中小學科展

化學科

神秘地瓜園中的小帳篷-釀酒鬥法大賽

“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。

電解質水溶液是「稀」的較易導電呢?還是「濃」的?

在國中化學課第十三章電解質時,我們同學之間起了爭論,有人說他在坊間參考書裹所作的題目,都提到電解質是:「愈稀愈容易導電」,可是在第九章作水的電解實驗時,加入幫助導電的硫酸,卻明明是所加的量愈多,電解生成氣體的速率愈快,也就是說:「愈濃愈容易導電」,這到底是怎麼一回事呢?求教於老師,老師說:「要討論一個問題,必須對於問題的『 內涵 』(In- tnsion)和 『 外延 』 (Extension)弄清楚,特別是在科學上,一種原則或性質上的敘述,必需要先了解它的 『 定義 』 ,研究它的 『 變因 』 ,再尋覓一種具體而簡單的 『 模型 』 來解釋它,這樣對問題才能深入,才不致於一知半解、似懂非懂、人云亦云;現在問題既來,你們已經有了相當的理化基礎,何不親自動手 『 從做中去學 』 呢?」於是我們幾位同學,就在老師的指導下,開始來「實驗以驗實」。

化學股走勢圖─跌停?漲停?

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。

冰箱帶著走─冰包的研究

夏天上課,汗水直流!「同學!你怎麼都不熱?」「我有冰包,輕輕一壓,立刻透心涼!」「那裡而裝的到底是什麼?」於是,心裡不禁起了一探究竟的好奇心理!

打破醋缸間到底─醋的功用

近年來在各大報章雜誌或是電視上都有一個顯著的熱門話題,那就是「醋對XX的功用」。有些同學也對這個問題展開了探討。敬翔說:「我媽媽常常在煮菜的時候加了些醋,使菜更香更好吃。」農樵說:「我曾經把一朵粉白色的花兒放進醋中,它竟然變成紅棕色的花兒呢!」育如說:「我看見隔壁的趙伯最近常常在喝一很養生醋,喝得臉色紅潤、精神煥發的樣子。雖道醋對人體也有什麼特別的功效嗎?」大家都覺得醋很神奇,都想「打破醋缸問到底!」於是請陳老師指導我們研究醋的妙用。

‘鈦’‘有’效了—TiO2降解水中有機物研究

工業廢水中含有許多酚化合物,如果不加以處理就直接排放,將會對整個生態環境造成嚴重的污染。本實驗主要探討二氧化鈦奈米光觸媒在紫外光的催化之下對水溶液中含有有機芳香族化合物的降解反應,利用分光光度計來測量幾個代表性有色色劑的吸收度與穿透率來了解其降解程度,水溶液中顏色若是逐漸變淡即可表示有機物已經被分解成其他物質,處理到合乎於排放的標準進而達到淨化水質的效果。 本次實驗中發現在有機物不被紫外燈強度破壞的前提之下二氧化鈦量的增加以及紫外燈強度的增加皆會使得反應速率增加。

金黃奈米銀性質探討及在纖維製作的應用

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份,我們發現其—COOH能螯合水中Ag+,並在不添加其他還原劑的狀況下,成功地以照光或加熱方式製備出PAA-奈米銀粉末,而加熱方式僅需花費數十分鐘便能製得粒徑小且均一的奈米銀,大幅度縮短製程時間,深具環保與實用價值。製得PAA-奈米銀屬於固相粉末,我們發現0.1MNaOH(aq)及有機胺能有效將其溶解,而且有機胺溶解效果比NaOH(aq)更好。奈米銀溶液穩定性探討發現添加強電解質會造成奈米銀表面的電荷被減少,造成奈米銀粒子聚集,但添加非電解質醣類卻因其結構中具有-OH官能基及醛基能有效保護奈米銀,增加奈米銀溶液的穩定性。應用PAA-奈米銀溶液於抗菌纖維的製作,發現以添加方式將0.1MNaOH(aq)/PAA-奈米銀溶液加入於反應原料中製作耐綸纖維的方式最為合適。

黃麴毒素污染農產品之研究

黃麴毒素係由黃麴菌屬等多種黴菌所產生對人類或動物具有高度毒性的次生有毒代謝產物,它不僅已被證明對某些動物引起原發性肝癌,更由於流行病學之研究,顯示與人類肝癌的發生似乎具有密切的關係,是一種可怕的致癌因子。產生黃麴毒素之微菌廣佈於自然界中”無論在穀類、食物、種子,飼料等只要在環境因子適當的條件下,皆有受到該毒素感染的危險,而直接或間接影響人畜生命之安全,自 1960 年英國農場發生十萬雙火雞集體中毒後,已激發世界各國對黃麴毒素污染農產品的重視,紛紛作其污染農產品之調查。

那一種墨汁最適合寫在紙、布、塑膠上面?

過年前,曾伯伯用蠟光紙寫春聯,他把豬膽的「膽汁」倒入硯台內,和墨汁一起磨,我們覺得非常奇怪,加入豬膽的「膽汁」以後,墨汁會有什麼不同呢?曾伯伯說:「磨出來的墨汁顏色會更黑亮!」我們想:如果用別的東西來磨墨,是不是也有相同的效果呢?假使衣服沾到這些墨汁,要怎樣把它們洗掉呢?

發現氧氣的消失

以石墨棒為電極電解水所得的氫氣和氧氣之體積比竟然高達 12:1 甚至更高,此結果與我們在課本的認知上有很大的差異,為此我們設計了本研究,深入研究影響氫氣和氧氣之體積比異常之各因素,包括電極是否受污染、電極種類、電極面積、電解質種類、濃度、電壓等等因素之影響。由這些廣泛的探討與產物性質之檢驗結果,也讓我們了解以石墨棒為電極電解Na2SO4(aq)、H2SO4(aq)為何嚴重偏離氫氣和氧氣之體積比2:1 之原因。此外;由本研究亦意外的發現以石墨棒為電極棒電解NaOH(aq)在低電壓電解(4V 以下) 得接近氫氣和氧氣之體積比2:1 之結果,然而當電壓上升至5V 以上時,電解所得之氫氣和氧氣之體積比急速增加至8:1 以上。 由本研究發現石墨棒中之不完全結晶碳成分在電解水的反應中可在陽極和電解質離子發生副反應,此副反應在Na2SO4(aq)、H2SO4(aq)有較低的啟動電壓(4V 甚至更低即可),而在NaOH(aq)則有較高的啟動電壓(約5V 以上),此外;我們亦由電解之產物分析推得各電解條件下所發生之反應。