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化學科

鐵在烷基單羧酸中腐蝕現象之探討

基本上,鐵在一般含氧酸性溶液中的腐蝕現象,合於下列的方程式: 2Fe + O2 + 4H+ → 2Fe2+ + 2H2O ( 1 ) 故 〔 H+﹞愈高,受蝕的情形也愈嚴重。若 H+的提供者屬於有機酸,解離後 H+-僅限於濃度的差異;但陰離子部分,對腐蝕反應會構成怎樣的影響呢? 在本研究中,將以有機酸中結構最簡單的甲酸 ( methannic acid ) 、乙酸 ( ethanoic acld ) 和丙酸 ( propanoic acid ) 來進行純鐵在有機酸水溶液中的腐蝕實驗;並分別以超音波振盪( ultrasonicl Irritation )、亞硝酸鹽、硝酸鹽的添加為變因,另案探討對此實驗其他可能的致變因子。

「膜」力無窮-量子點薄膜應用發想及探討

本研究是分別利用細胞粉碎及磁石攪拌兩種方式,混合不同濃度的量子點前驅物,做成多種發光強度的量子點薄膜,並探討其對發光效率的影響。研究中藉由調整前驅物之濃度以控制量子點的發光效率。此外,為達到量子點長時間穩定的需求,實驗中在量子點溶液中加入高分子聚合物-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,並且順利製造出實驗期待的綠光量子點膜。 藉由探討量子點濃度及實驗中的變因對量子點薄膜之發光強度、發光效率的影響,最後以藍光LED激發100μl的細胞粉碎綠量子點薄膜,再加入紅光,成功混合出白光。 研究結果顯示量子點薄膜混合出的白光色彩更飽和、色域更廣。期待未來有機會應用在新制顯示器如投影機、電腦螢幕等應用。

"是什麼色光"、"由誰引起"─探討氫氣和氯氣的反應及衍生問題

探討是由哪一種色光引起氫氣和氯氣的反應?氫氣與氯氣反應是由誰先開始?並設計一種安全操作簡易的氯化氫合成器。另外由色光所含的能量來了解氫氣與氯氣的反應機構。並在實驗研究的過程中引發的一些問題,做進一步的探討。

膠碘方程式

自製的簡易光度計「方」「程式」,是以大大小小「方」形積木,組合成合適的反應系統,運用智慧型手機內的感光元件,搭配科學日誌App軟體裡的照度計,或與硬體Arduino「程式」來控制光源或感測元件,測量硫代硫酸鈉與鹽酸反應終了的光度變化,替代以肉眼目視的缺點,也可測定不同濃度的硫酸銅溶液與有色的果汁溶液,均可以有一定的參考依據。「膠碘」溶液:聚乙烯醇-硼酸-碘液系統,會使溶液呈現藍色,PVA濃度太濃時會有結塊情形;5%硼酸體積若低於整體體積約20%,將導致溶液沒辦法顯色;但0.0125 M碘液體積可以減量到整體體積的3%都還能顯現藍色。我們可以用PVA-硼酸代替澱粉,在丙酮的碘化反應中,當作判斷反應終了之指示劑。

L、a、b—數位相機與溶液濃度的探討及運用測定平衡常數、溶液滲透壓

常用定量分析方法有傳統滴定法,但此方法較費時且藥品耗用量較大;另一種光譜分析法,準確度較高,但是分析儀器昂貴。本研究欲發展一套簡便、快速的定量分析方法--快速色差法,主要是利用數位相機對溶液照相,利用電腦影像軟體photoshop擷取L、a、b數值作分析,求出其色差(ΔE值),利用ΔE與濃度的線性關係建立檢量線,再求得待測溶液濃度。將此方法運用於量測高中課綱比色法實驗,大大提升了量測平衡常數的準確度,提供較客觀的判讀方式。操作實驗時先按照一般步驟利用人眼去判斷標準液與未知液之顏色差異,接著再將兩管溶液分別倒入燒杯中,利用我們所建立的裝置搭配電腦軟體去判讀色差,比較兩種方式所算出的平衡常數。

探討磁場中不同載流硫酸鹽溶液的轉動效果

我們觀察磁場與電場交互作用下使電解質溶液轉動的現象,進而探討溶液轉動效果與溶液中離子的相關化學性質。首先由文獻資料中所提的實驗開始改進儀器設備與實驗方法,使測量轉速方式容易操作與測得數據,並使儀器微型化與減少藥品量,達到節能省碳的目的;並發掘多項影響轉速的變因(中心銅線粗細、電極與磁極的配置、中心銅線與磁鐵中心的相對位置、溶液多寡、濃度、電壓),掌握因素後,才獲得穩定的數據。起初求得溶液轉速與電壓大小有正比關係,又發現在相同電壓與濃度時,使用不同硫酸鹽,溶液轉動的轉速不同。其大小關係為 硫酸銅 > 硫酸亞鐵 > 硫酸鋅。經相關實驗探討後,提出V外 = V化學反應 + V離子移動的假設來說明此轉速關係。並以硝酸鹽驗證此假設。在求證過程中,又發現相同濃度且不同鹽類時,解離的離子數目也是影響轉動效果的重要因素之一。 (1) V外 :由溶液外部的電源供應器所提供的電壓。 (2) V化學反應:溶液中進行化學反應所需的電壓[=V化學反應(正) + V化學反應(負)]。 (3) V離子移動:溶液中造成離子移動的兩端電極電壓。

「滑」出超級「矽」魔力

「超級黏土」不但能耐熱、耐冷,在海水以及強酸、強鹼浸泡下,都無法影響它的超強黏固力,它能緊緊黏住物體,固化後還具有可彎性,且具有彈力。我們分析它的成分還找了各種材料,並用自製測量工具:黏固力、彈力、酸腐蝕測量工具進行檢測,嘗試做出類似「超級黏土」及創意產品。經實驗得出:(1)超級黏土的成分有滑石、聚矽氧烷、甲基三矽烷等,實驗證明它有強的黏固力、彈力、耐熱、耐冷、防水及防腐蝕的性質。(2)自製超矽黏土:25公克滑石粉加20公克中性防黴矽酮加2公克玉米澱粉,性質最接近超級黏土。(3)我們用自製超矽黏土修補許多破損物品及捏塑生活用品,更加入夜光以及能感溫變色的物質,發展出既經濟又實用的創意超矽黏土。

神奇的燃料電池

本研究分成兩部分,第一是探討一般電源轉換成燃料電池的電源之電壓轉換情形,第二乃利用實驗室的簡易儀器仿製伏打電池來製作燃料電池,並探討加入合成清潔劑使其產生泡沫後,電壓是否能夠穩定。在第一部分的實驗中,以電源供應器做為穩定的供應電源、0.1M 硝酸鉀做為電解液,依供應的電壓、通電時間與電極(實驗室碳棒)在液面下的接觸面積的不同,結果發現電壓越大,或通電的時間越久,或電極接觸面積越大,燃料電池剛開始的電壓越大,且電壓下降的也越緩慢。第二部分的實驗中,仿製伏打電池以自製燃料電池,正極部分使用未稀釋的雙氧水加上少許的二氧化錳以產生適量氧氣,負極部分則使用固定面積的鋁箔片加上濃度相同的鹽酸或氫氧化鈉以產生氫氣,電極材料使用4B 的鉛筆心(4B 為三種碳棒種類H、2B、4B 中效果最佳者),以1M 的硝酸鉀做為鹽僑,並探討加入合成清潔劑產生泡沫後是否可以使電壓穩定,結果發現鋁箔片與氫氧化鈉產生氫氣的反應較佳,且增加接觸面積時,燃料電池的電壓較大、電壓下降的時間較長,而加入合成清潔劑後,電壓更加穩定。每添加一次鋁箔片以產生氫氣時,電壓可以立即回復至最大電壓,證明氫氣燃料電池使用時若電壓下降,則必須繼續添加反應物質。而當負極溶液中沒有氫氣則無法產生電力,更證明了氫氣與氧氣是本實驗之自製氫氣燃料電池的電力來源。

為竹山里竹工人想個防止頭髮變質的方法

上自然課「力與運動」這個單元時老師指導我們用3%的雙氧水漂白雞骨,漂白一天後,變得好潔白可愛!但是覺得太費時了,請教老師,如果用濃度高的雙氧水不是可省時嗎?老師說:你不妨試試看再下結論,可是濃度高的雙氧水易傷皮膚,要特別小心,想辦法使它不沾手。一天,御中同學興高采烈的拿著報紙,跑到實驗室來,揚著報紙說,今天有一則使用雙氧水熏竹材的消息,工人的頭髮因此變黃,很是苦惱,快!我們來為他們想個辦法吧!

綠能新希望!--纖維酒精有效製程之研究

嗜高溫好氧菌Geobacillus thermoleovorans T4,是被報導具纖維素分解能力的菌株,但僅止於學術研究階段。本研究成功地應用於廢棄纖維素的轉化,並獲得二重要結果:第一,T4菌株可將稻桿與稻穀殼分解為還原醣;調整培養基氮碳比、纖維預先蒸煮及以臭氧斷鏈皆可有效提升還原醣產率;纖維素轉化為還原醣最佳化條件為稻穀殼先高溫蒸煮爆碎,在氮碳比為1:7的培養基中,pH=6、65℃時,還原醣產率可高達69.81%。第二,未以臭氧,將T4菌株反應後之稻穀殼溶液,植入30mL、有高的酒精耐受度(30%以上)的Saccharomyces diastaticus菌株反應72 hrs後,酒精發酵率高達79.89 %。換言之,目前本研究纖維酒精產率至少可達28%以上,而且製程中產能與耗能確可達到綠色能源訴求。圖1.為自製生質酒精反應器,初步已有24%的轉化效果。