全國中小學科展

化學科

金屬的盔甲

我們做此科展的目的,是要設計一個可以邊電鍍、邊測量質量的儀器,我們希望這個儀 器是簡便、精確、且線路簡單,並且能推廣到教學的器材。經過我們不斷改良,終於完成了 「便利質量電鍍器」。 其中製作微量天秤和線路的配置方法,是本研究的重要部分。微量天秤的主要結構是吸 管、鱷魚夾、及線路。微量天秤的構想,是參考以前的科展作品並加以改良,可精準測量到 0.00010g,而裡面的線路,則是我們的創意(如圖一)。只要把電源供應器的正極,接上左右 任一鋼條,負極接到容器另一端,並加上一個鱷魚夾,夾上被鍍物,便是一個可邊電鍍,邊 測量質量的儀器了!如此一來,我們就能以此儀器來作我們以下的實驗。 我們實驗目的在探討電鍍時不同金屬、不同時間、電極大小及電壓,對正極金屬片所減 少質量的影響。 最後,我們推導出一個有關電鍍時正極金屬片質量變化量的實驗公式。為此,我們也要 做許多次、許多種的實驗,來驗證我們的公式是否正確,並以我們所學的理論來推論。

酸雨來了我知道─酸雨警報器

本研究係利用電解質導電之原理串接一電解槽、一顆以上十顆以下之電池及蜂鳴器構成一個能警示 pH5 左右的酸雨的警報系統。針對電路中的電阻、電壓、電流等參數進行分組測試與討論,找出其中最適當的組合,以進行酸雨監測。由結果顯示,蜂鳴器之基本功率為 0.1W,在 pH 值為 3 左右時以銅片作電極 12V 電源所產生的功率為 0.053W,碳棒則為 0.036W(此時蜂鳴器已會運作),但因銅片所產生的功率較高所以電極部份就選用銅片;而在 pH 為 4 時所產生的功率僅有 0.004W(此時蜂鳴器不會運作),為了使電源產生的功率符合蜂鳴器之基本功率區間範圍(0.05W),電源則是選用 90V 電源。由測試的結果定義本系統的規格為 DC-90V,0.05W,運作的 pH 最高值為 4 左右。此外,由溫度對導電度的測試中得知,在 15~35℃的溫度範圍內,溫度對本系統不造任何成影響。另外,為增加本系統之實用性及方便性,可於電路中加裝一安培計,根據安培計電流的讀數準確計算雨水的 pH 值。由實測的結果發現,汐止地區降酸雨的機率高達 78%,故應盡量避免淋到本區的雨水。

利用二氧化鈦降解膠原蛋白的探討

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。

當新污染惑源就在您身邊-----家庭污水的探討

最近,電視和報紙上經常報導「林園工業區」工廠廢水嚴重污染附近農田及養殖'場,大批農民及漁夫走上街頭,要求賠償並要求妥善處理廢水,這項消息引起同學們莫大的興趣,覺得除了工廠廢水會造成壞靜污染外,是不是家家戶戶每天洗衣服、洗蔬果、洗碗盤、洗廁所和廚房裡排出的大量廢水,也同樣會造成公害問題呢?於是我們去請教老師,在老師的鼓勵和指導下,我們開始從事家庭污水的探討並研究淨化處理的方法。

神奇小粉圓-碳酸鹽和酸反應速率的探討

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

物「糙」所「植」~探討糙米植酸的作用及自製糙植凝膠

本研究探討糙米植酸的抗腐蝕作用,並開發為糙植凝膠成功用於鐵製品的防腐蝕。首先探討從糙米溶出植酸的最佳條件,再將糙米植酸塗佈在鐵片上,進行抗腐蝕試驗,除了自組裝電解裝置以通電測試隔離功效外,也利用市面簡易工具,改裝為除鏽及鹽霧試驗工具。研究結果顯示,糙米溶出的植酸液比黃豆及芝麻的植酸液對鐵片有較佳的防電化學腐蝕能力;糙米在pH11溶液加熱浸泡下,溶出的植酸含量最多,也較能防電化學腐蝕及鹽霧腐蝕,及固化鐵鏽形成保護層。根據糙米植酸液對鐵的耐腐蝕作用,我們自製了天然防鏽產品~糙米植酸凝膠,可長時間塗附著於鐵片上,防止鐵製品接觸水、空氣、及鹽霧後被腐蝕生鏽,可延長鐵製品壽命,是值得推廣的綠色防鏽產品。

變變變──找出植物界最佳的天然指示劑

有一次,就讀六年級的哥哥上自然課,研究水溶液的酸鹼性,必須使用石蕊試紙或廣用指示劑等化學藥品來檢驗,但基於近年來環保意識的提倡下,於是引起好奇心,希望從自然界的植物中找出一種最佳的天然指示劑,減少污染環境,並藉此了解物質酸鹼的性質。

比一比,看誰吐的二氧化碳較多?

在上四上自然第二單元時,老師分發給每位小朋友,一杯澄清的石灰水,讓我們吹吹看。我輕輕的吹了幾下,杯子裡的水變得有點混濁。過了不久,好奇特的現象發生了,水底下出現了白色的物體,別人的杯子裡也是這樣,只是有人的白色物體較多,有的人較少,為什麼會這樣呢?我感到有點疑惑,於是在老師、同學共同努力下,做了一連串有趣的二氧化碳實驗。

背叛顏色?銀片變黑洗白的研究

本研究是觀察銀片變黑洗白的化學變化,透過光學顯微鏡的觀察,了解反應後的銀片表面變化,並且探討加速銀片變黑和有效洗白的變因,最後成功的利用電解法使(褐)黑色銀片還原成銀白。

離形換影-探討離子移動的現象

在傳統的離子移動實驗中,我們常以濾紙當做離子移動的界面,但實驗過程卻不盡理想。另一方面,根據文獻資料提到,其實洋菜膠也可當做離子移動的界面,因此我們便嘗試尋找一種適合離子移動的界面來探討離子的移動速率及相關實驗--我們找到最適合離子移動的界面及條件是:2%的洋菜膠含有0.05M 的硝酸鉀溶液,在12V 的電壓下進行,離子溶液的濃度採用0.50M。並且,藉此實驗我們亦可探討許多不同的變因及影響,找出最適合的實驗模式,加以應用在課本的實驗中。