化學科

在化學實驗第三冊實驗八之二，我們按照實驗手冊上的方法來製備錯鹽晶體，並觀察其晶型，而我們做出來的錯鹽卻幾乎看不出有任何結晶，只能稱之為一堆「糊狀物」經過探討是因乙醇加入速率太快，故不能得到漂亮的片狀晶體，所以用半透膜來改進這項缺點，並且對於為何加入乙醇感到奇怪，經過老師詳細探討後，知道是乙醇的介電常數（ dielectric constant ）比水小的緣故，我們也曾試用無水 CuSO4(s)做實驗（ CuSO4(s)+ 4NH3(g)+H2O→Cu(NH3)4SO4•H2O）但因 CuSO4是固態， NH3是氣態，故很難反應，於是改用CuSO4 · 5H2O及氨水來做實驗（ CuSO4•5H2O + 4NH3(aq)→ Cu(NH3)4SO4．H2O+ 4H2O ）結果反應可以進行。

本研究以孟宗竹、苦竹及麻竹三種竹材，經微觀實驗得知350℃(一次碳化)前脫出物以水及竹醋液為主，由滴定試驗測得一次碳化之竹炭水pH=7.69 小於市售竹炭水(pH=8.30)\r ；因BET(54.7㎡/g) 較小，使每克竹炭除氯量僅有0.001克 ，且焰色試驗不明顯，故進行二次碳化750℃(1)。麻竹含水率低(14.3%) 但結構鬆散(0.22g/cm3)\r ；苦竹雖結構緻密(0.43g/cm3) 但含水率高(30.1%) ，兩者體積收縮率大(25.13%及23.11%) ，皆不適合燒製竹炭；孟宗竹含水率較低(10.7%)\r 、體積收縮率小(19.29%) 、結構緻密(0.42g/cm3) ，可得較佳之竹炭。由焰色試驗及原子吸收光譜測試結果證實竹炭水中含有Ca2+、Na+、K+ 等離子，但Ca2+與Na+顏色相近，因此先以Na2C2O4\r 使Ca2+沉澱，再進行焰色試驗以確定Ca2+存在。由HCl 滴定試驗得知二次碳化之竹炭水pH=9.60且BET為195.2㎡/g，使得除氯量較大(0.021克)，因此得知竹炭不但可放出鹼性鹽類，也可吸附Cl-，使pH值上升；由一次及二次碳化後之竹炭外表長寬變化推知，一次碳化屬纖維間空隙，表面積較小；二次碳化屬纖維內斷裂，表面積較大，這可由表面積\r 測試結果(54.7㎡/g,195.2㎡/g) 得到驗證。

從小時候起，每當吃飯時，母親總對我們說：吃飯要慢慢吃，多嚼幾下，這樣可幫助消化。我們都以母親的話做，但却不了解原因，剛好在白然科學第七冊裡，談到飯經咬嚼後叫消化成葡萄糖，可由本氏液交互作用中顏色的改變而知道。在做這個實驗時，我們發現液顏色的政變情形是由淺藍一淺綠一黃綠一土黃一紅。而且飯中溶液顯色的改變有所不同。是不是飯裡葡萄糖不一樣多？還是有其他原因？如果吃飯時多咬嚼幾下，可否使飯產生更多的葡萄糖？那我們能否由與本氏被交互作用中顏色的改變而知道嗎？為了能親身體會媽媽這句話真實性，我們在老師指導下，做了以下的研究。

本研究主要以環保氫氧自由基分解有機染料玫瑰紅，首先探討Fenton法、Photo-Fenton法對玫瑰紅的分解效果，發現於30℃、pH=3時具有優勢4。而後以Photo-Fenton法結合幾丁聚醣泡綿，使玫瑰紅消除率達95.73%，大幅提升Fe2+對玫瑰紅的分解效果。並將奈米光觸媒TiO2及奈米磁鐵TiO2@Fe3O4在各種變因下不同的實驗結果進行比較及理論推演。發現奈米磁鐵TiO2@Fe3O4於20分鐘時消除率為99.97%最佳，且於可見光下有良好活性及材料本身易回收之優點。 進一步運用分光光度儀檢測原理，以一個便宜的光敏電阻檢測裝置，結合奈米磁鐵TiO2@Fe3O4，研發出具「高效率、低成本、環保簡易、即時檢測」的一套自製光觸媒循環暨檢測系統。對於1x10-4M之玫瑰紅循環1小時後，消除率為99.95%。

本研究利用自製輕薄且方便的薄膜電池，以鋅粉及鋅膠帶為負極、二氧化錳為正極，探討影響電池電流及電壓的因素，並製備可串聯的薄膜電池。目前研發之最佳電池單顆電壓已可達1.5V，當使用酸性的氯化銨電解液時，電壓優於使用氫氧化鈉之鹼性電解液電池；而電池負極採用鋅膠帶時，電壓及電流也明顯高於使用鋅漿料之電池；電極間距所取寬度為3.5mm之電池的電壓及電流最高；而當電極本身寬度為0.5mm時，電壓於數據中顯示為最高。進一步將電池串聯後，發現兩顆電池已可驅動基本電子元件，而串聯五顆電池之電壓平均更可達7.3V，效益與市售電池相仿，但所占體積卻輕薄許多。本研究未來將繼續探討影響薄膜電池的各種因素及在生活中的可應用性。

本實驗使用奈米級二氧化鈦能經紫外線催化，分解空氣中的水分子產生自由基，攻擊膠原蛋白鍵結的部份，使膠原蛋白的分子量成功的從300000減少至少到20000以下。其次，利用紫外線波長或酸鹼值的變因之下，控制降解出來的分子量大小。利用此法可在4個小時內得到很好的降解效果，不僅可以節省反應所需的時間，所需的成本也比當今所使用的酵素降解法來得低。其次，檢測降解完後膠原蛋白的活性，發現只要不照光超過2小時，膠原蛋白所剩的活性還不錯。如此一來，就可以利用此法快速的製造出有用的膠原蛋白了。

本研究主要探討薑黃素的濾藍光和抗氧化作用。結果發現：(1)薑黃素確實可以有效降低藍光穿透率，且與凝膠厚度、濃度成一次線性函數關係。(2)在加熱、藍光、紫外光照射下，薑黃素具有不易被破壞的特性，可持續維持濾除藍光的效益。(3)相較於維他素C，薑黃素也同樣具有高抗氧化的特性。(4)在加熱後，薑黃素也保持良好的抗氧化力；在藍光、紫外光照射下，其抗氧化力是有隨時間提升的趨勢。 最後，我們用薑黃素製作出濾藍光薄膜，建議可廣泛運用在螢幕保護貼、濾藍光鏡片、燈具遮光罩、日拋隱形眼鏡或人工水晶體上，以減少藍光對眼睛的損耗。未來，在醫學治療上，也可以結合薑黃素的抗氧化力來開發眼睛保養液，以降低眼球細胞膜的氧化損傷。

濾紙浸泡在濃硫酸溶液中(75%、10℃、60s)，再以大量清水沖洗，氨水中和後可以成為有韌性的半透膜。玻璃紙上下兩面同時浸泡於0.012M黃血鹽與0.024M硫酸銅溶液，在表面形成Cu2Fe(CN)6薄膜，改變紙的孔洞大小，成為更理想的半透膜。將硫酸紙(A)、Cu2Fe(CN)6紙(B)與蛋膜(C)、透析膜(D)、玻璃紙(E)進行選擇性滲透測試，均可讓葡萄糖、蔗糖通過，但澱粉則被阻擋；葡萄糖水溶液之滲透速率：B＞C＞E＞A≒D。蔗糖水溶液之滲透速率：C＞B＞E＞A≒D。離子Cl－、Pb2＋、Ag＋、Cu2＋均可通過。離子擴散實驗，Cl－擴散速率：C＞E＞B＞A＞D，Pb2＋擴散速率：B＞C＞A＞E＞D。以半透膜隔開Cl－與Pb2＋溶液，在Pb2＋溶液端生成白色針狀之PbCl2沉澱。

在這篇研究報告中，利用結蘭膠遇二價金屬離子產生凝膠的特性，結合碳酸鹽和酸的反應，設計成一個發泡小粉圓，不但趣味性高、食用價值高，而且能以此來做定量分析。利用小粉圓中產生的二氧化碳至某個量時，會將小粉圓帶到液面上，來測量所需的時間，分別就反應溫度、碳酸鈣濃度、檸檬酸濃度、反應物碳酸鹽種類和不同酸種類等方面，測量小粉圓上浮的時間。以時間倒數的大小表示反應速率的快慢，經過分析，證實了理化所學到有關反應速率的知識，反應溫度升高，反應速率加快，反應物濃度升高，反應速率也加快，至於反應物種類，溶解度大的鹼土金屬碳酸鹽的反應速率大於溶解度小者，而強酸的反應速率大於弱酸。一、將小粉圓溶液滴入檸檬酸溶液中二、小粉圓形成且都沉在燒杯底下三、一段時間後小粉圓開始浮上來四、發泡小粉圓形成且全都浮在液面上

研究中主要是利用簡易的化學反應製造出含金粒子的磁性奈米粒，能應用在生醫、環保等多種領域，故此高反應性的磁性奈米金粒未來發展潛力無窮。 根據 分別改變 Fe2+和 AuCl4− 的莫耳數比、加氨水前的反應時間、等比例下反應濃度等變因，製成最佳型態的磁性奈米粒。並將產物浸泡於帶氫硫鍵的p-Nitrothiol Phenol( PNTP )中，再以拉曼光譜儀測試磁性奈米粒外層金粒子所鍵結的PNTP 含量，比較出可參與反應的金粒子數；實驗後發現固定四氯金(Ⅲ)酸濃度時，硫酸亞鐵溶液濃度越高，平均產量愈大，但含金量下降；而 Fe2+和 AuCl4− 的莫耳數比固定時，反應的濃度會影響磁性奈米粒的型態；加氨水前反應時間愈長，平均產量變動不大，但含金量先上升後下降。