全國中小學科展

化學科

滲透來去

為進行綠色實驗,達到實驗器材微型化的目的,使用毛細管及離心管取代高中課程中的U型管,我們選用毛細管來觀察兩端液面差(△D) ,並將毛細現象可能造成的誤差(△H)納入校正後,解決了一般滲透壓實驗耗時、效率差的問題,一套不到60元的有效率的簡易滲透壓儀便成形了。滲透壓為一種依數性質,溶液中粒子的數量會影響滲透壓的大小。在滲透壓公式:P=i*CMRT中i為范托夫常數,故我們選擇i不同的3種溶液(C6H12O6、NaCl、Na2CO3)來進行實驗,並建立簡易滲透壓儀測量3種溶液(C6H12O6、NaCl、Na2CO3)的毛細管液面差(△D-△H,經毛細現象校正)與濃度關係式如下: C6H12O6: P實驗值=[ (△D-△H)+3.2/17.6]xRxT*i NaCl: P實驗值=[ (△D-△H)+0.7/14]xRxT*i Na2CO3: P實驗值=[ (△D-△H)-3.67/6.93]xRxT*i

醇水之蒸

在實驗中,我們將探討拉午耳定律的偏差現象,測定混合液體的蒸氣壓、混合後的反應熱以及一系列的醇類之間關係,再比較不同種類的溶液性質。藉由實驗結果試著解釋為何蒸氣壓為正偏差的酒精溶液,混合後體積會減少以及為放熱反應。我們也將測量數種物質,包括有、無揮發性的物質,固定濃度的混合液體,改變其溫度,觀察蒸氣壓,分析其中的關係,並藉由數據推出關係式,並試著預測其沸點。最後,我們在實驗中發現,不同濃度的酒精與水混合液中,在特定濃度時會有混濁現象,我們去模擬內部結構,探討混濁形成的原因,藉由巨觀的現象去了解微觀的實際情形,使我們有更多討論的空間。

有趣的食鹽

在三年級自然課中,曾學過「硼酸的溶解」,知道硼酸溶解在水中的量會隨溫度上升而增加;暑假中,我們用鹽做了相似的實驗,卻有不同的結果,這是怎麼回事呢?開學了,到校請教了老師,老師告訴我們,食鹽和硼酸各有不同的特性,我們可再做實驗驗證,而鹽還是個奇妙的東西,記不記得媽媽常用鹽水浸水果?曾喝過沙士加鹽嗎?還有,看過鹽醃過的菜或魚肉嗎?在老師的指導下,我們展開了一連串有趣的實驗。

不一樣的塑膠

(一)我和小弟弟有許多塑膠做的玩具,有扮家家酒用的鍋子、盤子、碗;筷、小梳子、還有玩具槍、無敵超人………。洗澡時,我們都把它們搬進澡盆裡,邊洗邊玩,我發現,有的塑膠玩具會浮在水面,面有的卻扶不起來,始沉在水底,這是什麼原因呢?我和幾位同學好奇的想知道究竟有那些不同種類的塑膠?\r (二)快過年了,爸爸用甲苯調水泥準備粉刷牆壁,令人意外的是調油漆的塑膠筆桿竟然被腐蝕了,可是真奇怪?為什麼同樣是裝甲苯的塑膠罐卻不受影響呢?

天旋地轉-七彩的糖漿

本實驗是將兩片偏光片、白光光源、雷射光源及刻度盤組裝成簡易旋光度計。先用偏光鏡產生出一道偏振白光,經過有旋光性的糖漿偏轉後,不同色光因此分離,再用一片偏光鏡將不同偏振方向的偏振光過濾後,在屏幕上顯出不同的色光。我們也利用糖漿的旋光性質製作出一個可產生七彩色光的手電筒。同時,我們希望利用此簡易儀器測出糖水溶液的濃度對旋光度的影響,並利用此結果,可由旋光度比對出糖水的濃度。 實驗結果顯示,路徑長、濃度及雷射光的頻率與旋光度均有線性關係。

杯中的鑽石

凱萍星期六晚上和媽媽、姊姊去逛夜市,五光十色的霓虹燈和琳瑯滿目的裝飾品,什麼鑽石或寶石、水晶 … … 等飾品,好吸引人喔!媽媽挑了一條亮晶晶的項鍊,姊姊選上了一個鑽石的胸針。凱萍心裡想:長大後也要買一條來戴在身上,一定很美。 上課時,凱萍提起逛街時看到那些亮晶晶的寶石,叫人羨慕不已。上自然課時班上的發明大王皇邑拿著他那特大的放大鏡到處掃瞄。忽然他大叫一聲:「我桌上有一顆小鑽石。」大家都圍過去,瞧個究竟並請教老師。老師告訴大家那是鹽的顆粒。如果大家都喜歡那些美麗的寶石,我們不妨自己動手做做看。大家都以訝異的眼光想:「自己做可能嗎?」老師說:「我們試試看。」於是老師便帶我們展開尋寶的工作。

調整金屬粒子在晶體中排列的新方法

依國中化學書中所敘, L 將鋅片用砂紙擦亮,一端彎曲成鈎狀,把直的一端插入約半滿的醋酸鉛溶液。使鈎狀的一端掛在管口上,放在試管架上靜止數小時後,觀察浸在溶液中的鋅片表面上,有什麼東西長出來。2.用同樣的手續將銅片擦亮,浸入硝酸銀溶液中,靜置數小時後,觀察銅片上的變化。我們曾照著上述方法一次又一次的實驗,結果我們所能看到的 a在銅片上只是一小塊白灰色的泥狀銀了,並沒有光亮針狀的銀。b 在鋅片表面初時能出現鉛的晶體,但時間一長就掉落離開鋅片的表面,也就看不到鉛的樹枝狀結晶。因此我們想到是否能找到其中的原因,並進而改進結晶的方法,使能析出排列規則的美麗晶體。

設計、色計-自行設計微型比色計改良比色法實驗

本實驗主要是為了改善高三比色實驗之實驗的精準度而進行的。利用發光二極體作為光 源,搭配光敏電阻,並以塗黑的T 型玻璃管作為反應槽,組裝成自製微型比色計。 此實驗首先確認傳統比色法之精密度極差,接著針對反應槽長度、光源顏色及光源電壓進行篩選。選出最適合本實驗的反應槽長度、光源及適合光源的電壓,組成高精準度的微型比色計。 以自製微型比色計測量十個濃度不同之校正液後,確認本儀器之檢量線確實具有極佳之線性關係,便可進一步繪製檢量線,並計算待測溶液的平衡常數。本實驗不使用分光光度計主要是因為其成本較高,本組希望能以最低的成本,求之平衡常數。

多多「液」善—雙溶劑對溶質溶解之研究

飽和氯化鈉水溶液加入乙醇,會因氯化鈉不溶於乙醇而產生沉澱,進一步分析氯化鉀、氯化銨、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鈉、硝酸鉀等溶質。根據實驗結果分析發現,該溶質溶解時與水的結合方式、氫鍵強度、水合能、晶格能跟析出比有相關性。能與水產生分子間氫鍵的溶質,若氫鍵強度弱於乙醇與水間的氫鍵強度,則溶質析出比會較高,例如硫酸銅。溶質的溶解方式若以水的極性為主,其水合離子內的作用力為離子–偶極力,在加入乙醇後的析出比會少於有氫鍵影響的溶質,例如氯化鈉。根據各溶質的析出比可發現,離子半徑及電荷越大,析出比越高,如:硫酸鉀的析出比大於硫酸鈉(離子半徑),而硫酸鎂的析出比也大於硫酸鈉(離子電荷)。

奇妙的晶體

在上一屆的全國科展活動中,得蒙幾位教授細心的指導與鼓勵,並提供一些良好的研究路徑,引發了我深入研究探討的勇氣和決心,再做更大膽的假設,並動手實驗以求應證。