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化學科

百里飄香熱情酒-探討百香果皮製造酒精的可行性

百香果為埔里重要農產之一,果肉製為加工品剩餘果皮被丟棄。本次實驗以百香果皮為材料,探討其製造酒精的可行性,我們發現百香果皮含水率高達80%,富含果膠不易乾燥而造成環境汙染,我們將乾燥百香果皮經泡水、加熱及添加酸、鹼、果膠酶、纖維素酶處理後,測量還原糖含量及經發酵蒸餾後測其酒精濃度,結果發現經添加酸鹼及酵素處理後還原糖含量均有明顯提升,經加熱處理後的酒精濃度較高,接著我們將百香果皮發酵時做降酸的處理,發現經加熱再添加果膠酶及纖維素酶後,發酵蒸餾測得酒精濃度可達8%,我們將其進行三次蒸餾,酒精濃度可高達75%具防疫消毒作用,發酵後的剩餘殘渣,可作為肥料及製成生物炭,改善環境並提供農產品附加價值。

「燒」便當,強強滾!

那天校外教學,大家都快樂無比,當老師說可以開始吃午餐時,大家都迫不急待的拿出最豐富的午餐開始享用,只有歆寧一個人,還在那兒等,說什麼她帶了熱便當,只見她將餐盒外的繩子一拉,咦!一下子,便當真的變熱了,真是神奇!盒內到底藏著什麼東西?為什麼繩子一拉,就會使 “ 冷便當”變成“燒便當”,好想看看、研究研究,便利用課餘時間,買了好多 “燒便當”,大夥兒一起開始動手做實驗!

氣體逸散實驗的改進

使用便宜的塑膠針筒及一些簡易的實驗器材,便能創造出接近真空的實驗空間,重做格銳目的氣體逸散實驗,驗証擴散定律。此舉除了減少抽真空的設備,也能改善現行版本比較複雜的裝置,提高實驗的可行性及準確性。由實驗結果得知,待測氣體透過愈細的針頭逸散,其實驗結果愈符合格銳目的擴散定律;待測氣體逸散至愈大的真空容器中,其實驗結果愈理想。將不同的待測氣體各 5mL,分別透過細針頭逸散至 50mL的真空容器中,記錄其逸散所需的時間,並將逸散速率對分子量平方根的倒數做圖,其線性迴歸的R2值能達到0.95以上。另外,經由實驗驗證單一氣體或混合氣體的逸散速率均合乎銳目的擴散定律。因此未知氣體的分子量亦可經由本實?求出逸散速率,再將其值在迴歸直線上做內插法以求出分子量。利用實驗結果設計一示範實驗,能用眼睛直接比較分子量較大的氣體逸散速率較慢。

振盪反應的探討

在接觸到了驚人的BZ 反應後,我們開始著手研究相關實驗。首先,想藉由改變各種反應物的濃度,看看反應的結果會有什麼差別,並記錄下反應時間的平均差,以求出反應速率,並進而求得「速率定律式」,來了解反應的機制。另外,在一開始便想試試看,能否利用其他化學藥品取代原本的反應物,因為我們當然很希望能找到不同的顏色變化!此外,我們還由阿瑞尼士方程式求出log k 對1/T 的關係圖並求出活化能,驗證了阿瑞尼士方程式在振盪反應上應用的可行性。

色變-醣的真「本氏」

設計可改變溫度的儀器,觀察本氏液與醣類的反應過程,提出“氧化亞銅顆粒”的模型說明定性觀察結果與定量的檢量線關係。當Cu2O的量愈來愈多,顆粒因晶體的成長或溶質粒子的締結、聚合,粒徑愈來愈大,溶液透光率變差,電阻上升,然後Cu2O顆粒成長到接近雷射光波長附近,產生繞射,光敏電阻接受到的光量不變,致使電阻值呈現水平滯留狀態,顆粒繼續變大後,繞射現象消失,大顆與多量Cu2O,使電阻又上升,最後電阻不再上升,且更大顆的Cu2O產生不規則散射,電阻與時間關係圖有棉絮化散開現象。並以此顆粒特性推導出反應速率與溫度、濃度定量關係,再將此檢量線應用於檢測葡萄糖的濃度。

鎂表面鈦化合物薄膜研究

鎂合金的用途廣泛,但表面容易被腐蝕。因此,近年來有研究利用鎂表面氧化還原生成薄膜隔絕腐蝕環境的腐蝕,本研究即是利用鈦離子進行表面處理。實驗一,因為鈦離子在較高pH值下容易氧化,因此本研究即使用錯合劑去增大鈦離子穩定的pH值區間,結果酒石酸薄膜為黃色,其餘皆為白色而又以草酸及檸檬酸兩種化成之薄膜最特殊。實驗二,本實驗針對鎂片放入角度(包括鎂片面、邊與水面夾角)做了改變,希望能找出控制其紋路之變因。結果顯示檸檬酸對鎂是侵蝕的溶液。而影響的因素推測是氫氣泡會造成局部對流進而使局部腐蝕加速,形成紋路。實驗三,本實驗改變pH值、溫度,找出草酸薄膜的最佳生成條件,結果顯示pH=3,攝氏15度的薄膜抗腐蝕度最佳、而同酸鹼度的25度有鈍化現象產生。

芳香酒精帶著走—探討促凝劑對酒精凝膠之影響

本研究研發燃燒時能釋放香味但不產生黑煙之芳香酒精凝膠,也進一步探討促凝劑對於芳香酒精凝膠所能維持凝膠時間之影響。本研究以酸鹼中和法(冰醋酸+氫氧化鈣)配製酒精凝膠,找出酒精與水的最佳體積比為 5.7:1,而氫氧化鈣在 0.5- 0.6g 與 0.8-1.0g 時,凝膠有較好的維持時間。選用添加杏仁油、香蕉油、橘子油與茉莉花精油:氫氧化鈣 0.5g 以上時,除香蕉油外,其他精油都有延長凝膠維持時間的效果。選用多元醇作為酒精凝膠之促凝劑,找到酒精凝膠維持時間達 3~5 倍者有四組:(1)杏仁油+葡萄糖 (2)橘子油+乙二醇 (3)橘子油+葡萄糖 (4)茉莉花精油+葡萄糖。探討溶劑整體極性影響酒精形成凝膠之實驗設計,包括測量添加物之醋酸鉀酒精溶液導電度與測量促凝劑酒精溶液的黏度。

尿者有液,電流無情

經由我們自製的電解動態電解質溶液裝置,可以測得在短距離(3cm)內的電流。動態電解質溶液在外加不同電壓下,經由I-V圖,依舊會符合歐姆定律得到線性關係。在相同V時,兩極距離3 cm下,動態電解質的電流約僅為靜態的1/3。各項變因下之測試:改變電壓、兩電極距離、電解質種類、濃度、黏滯性等,電流大小會與電解質濃度有正向關係、與兩電極間的距離成反比關係,濃度、黏滯性、流出水柱的環境、對水柱加壓等可以影響流下水柱的連續性,拉高兩電極的距離。雖然以活性電極鐵當電極進行電解,但仍以電解水為主要反應。經由自製膀胱模擬與估算,在水柱連續的前提下,電影裡對著通有電流的電極尿尿會觸電的情節是有機會可以發生的。

分子篩包覆奈米銀製作與抗菌應用

本實驗合成之奈米銀粒子分為水溶液與固態形式。奈米銀粒子水溶液態以檸檬酸根離子當保護劑,以NaBH4還原生成奈米銀粒子。而固態形式則先以四級銨鹽界面活性劑當保護劑,經NaBH4還原生成奈米銀粒子水溶液後,再用二氧化矽包覆奈米銀粒子,藉高溫燒去保護劑,得含奈米銀粒子之二氧化矽分子篩材料。 \r 將上述實驗所得材料浸在純水中,除不會改變水溶液性質外,又能以分子篩通透的特性,讓奈米銀漸進地釋放出銀離子,達長效性抗菌效果。 \r 具抗菌性棉衫或濾網的製作,則採直接浸泡在奈米銀粒子水溶液中,使奈米銀粒子吸附於上,針對上述實驗非常成功,洗滌超過十次且放置時間長達一個月以上,其抗菌效果仍佳,表示此簡易法製成的棉衫或濾網具有長效性的抗菌功效,為本研究重大突破。 \r 奈米銀粒子對環境的影響是利用黑殼蝦來測詴,控制適當奈米銀粒子濃度,使黑殼蝦能生存,亦達到水中殺菌的效果。本實驗為首次針對奈米銀粒子對環境影響的測詴並獲得重大的成果。

誰是鎘鬥大明星

為了受重金屬鎘污染土地尋求最友善的復育方法,我們嘗試在不同環境下,探討在模擬的鎘污染土壤,添加不同比例的天然資材對小白菜吸收重金屬情形,結果顯示,澆灌酸雨,添加「牛糞」或「稻草桿」堆肥後種植小白菜,可以促進受鎘污染土壤的鎘移除率,達到友善復育土地的效果。本實驗結果「稻草桿」及「牛糞」成為復育受鎘污染土壤的「鎘鬥大明星」。