化學科

本研究是利用電流的化學效應，在乙酸乙酯與硫酸鋅溶液之交界面，生成如花朵般薄膜狀的鋅金屬結晶，命名為鋅花。並在各種變因中找尋最佳條件，以製作出平面，光亮，樹枝狀的電析成品。最後，試用廢乾電池之鋅殼作為主要反應物，以簡易方法製作鋅花，達到結合環保、科學、科技與藝術的生活應用。

在理化第一冊實驗中，我們曾學習了物質在水及空氣中的擴散，若物質在狀態不同的膠體中，則其擴散又如何？另外課本僅憑目測來比較擴散的快慢，因此我們想以較精確、簡單的方法來測量在膠體中的擴散速率。 而在實驗過程中，我們卻發現碘化鉛及碘化銀有很漂亮的環狀擴散現象，因此我們想進一步的來探討這個漂亮的環狀擴散時如何形成的。

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。

小蘇打用在乾粉滅火器。將小蘇打混成紙球在火上燒，紙球受到火的作用不會起火，摸起來不燙，希望找到材料組合，火災發生時對起火點產生延遲效應，爭取逃生機會；首先使用不同材質的紙與小蘇打混合，觀察加熱效應，因紙球易散掉，接著討論黏著材料，再將不同物質與酒精混合燃燒，測試燃燒時間及對流產生的溫度，結果發現小蘇打可延遲火勢產生降低溫度，其次使用浸泡矽酸鈉的紙作耐火木材，實驗發現泡矽酸鈉的紙不會起火，再將矽酸鈉與小蘇打依不同比例混合，發現7：3比例混合物最硬適合做建材替代品，最後製作幾種耐火製品，發現小蘇打及矽酸鈉相關製品可延遲火勢降低火焰溫度，火災發生初期可爭取逃生機會，減少悲劇發生。

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。

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。

本實驗採取的製程方式是改良自高中化學實驗－銀鏡反應，利用多侖試液，加入葡萄糖作為還原劑，則可析出金屬銀並附著於反應容器的表面。在?米銀製作過程中，我們應用界面活性劑SDS(Sodium dodecyl sulfate)吸附在微?表面上以抑制其凝聚，在這個實驗，我們加入不同劑量的SDS，並且發現加入1.5g的SDS，在410nm吸光值最高。我們採用1.5g的劑量的SDS，測出吸光值後，採取吸光值最高的奈米銀溶液，製作成PVA薄膜，並且發現具有抑菌的效果。 我們將此澄清透明的亮黃色奈米銀液體製成的ＰＶＡ薄膜，等薄膜凝固之後，貼在培養基上，有的直接用澄清透明的亮黃色液體塗抹，或是不讓薄膜凝固直接塗抹，觀察抑菌及抗菌效果，此為本實驗重要之論點，也能由此再證明一次此澄清透明的亮黃色液體正是奈米銀粒子。

在一次偶然經驗中，我們得知：於濃度恰適的 AgNO3 溶液中，置入 Hg 數滴，可生成潔白晶亮的 Ag 晶體；但，何謂恰適的濃度呢？又，在 AgNO3溶液中添加酸、鹼；或改變如 pH 值、溫度 … … 的變因，對晶體之長成又有何影響呢？在尋遍群書，若無解答的情況下，我們想自製些簡易的實驗來追求結果。

在第三十九屆中小學科展中，曾做過「鋅銅電池之製備與改良」一實驗，這期間藉由不斷嘗試，而開發出一種新型的 【 碳鎂電池 】 可惜當時基於時間及學識上的不足而未能深入研究，甚感可惜，然而基於對科學研究的熱誠及追求科學應有的態度，余毅然決定繼續投入研究。

本篇利用改良過的暗箱及裝設光敏電阻，研究哪些變因會影響魯米諾的化學發光亮度。實驗結果顯示，氫氧化鈉、赤血鹽、過氧化氫及魯米諾的濃度，會影響魯米諾的發光亮度。魯米諾在低濃度時，濃度與發光亮度成正比，而抗氧化劑會抑制魯米諾的發光亮度，我們利用此特性做出單寧酸和維生素C濃度與發光亮度的檢量線，進一步判斷紅茶及綠茶在回沖數次後，紅茶及綠茶的茶水內抗氧化劑的相對含量。另外我們發現葡萄糖對魯米諾最大發光亮度有增敏現象，利用此一性質做出葡萄糖與發光亮度的檢量線，希望藉由此實驗開發出檢測人體血糖濃度的方法，作為糖尿病的檢測依據。