化學科

本研究探討以高分子蛋白質做為天然塑膠材料的可行性與差異性。主要探討不同來源蛋白質塑膠的萃取、性質與應用。蛋白質來源包含奶類的牛奶、羊奶等「酪蛋白」；豆類中的黃豆、黑豆等「大豆球蛋白」；蛋類中的雞蛋、鴨蛋等「卵白蛋白」。利用酸劑凝聚沉降的原理來萃取蛋白質。首先探討不同來源蛋白質的最佳萃取條件，包括溫度、加酸的比例、酸的種類和 pH值。以自製透光度儀器判讀過濾液澄清度、過濾速度做為萃取成效的指標。結果發現不同來源蛋白質的最佳凝析溫度和酸鹼值不同、特性也不同。再以自製測量工具與3D列印鑄模，測試各種膠體固化前和固化的特性。最後依據各種膠體的特性，研發不同的用途，例如黏土、桌遊、積木、容器、薄膜等塑膠製品。

星期天的早上，我和媽媽上菜市場買菜，媽媽買了幾顆擰檬當佐料。嘴饞的我一想到又酸又甜的檸檬汁，口水都快流出來了，於是就要求媽媽多買一些。 到了下午我就親自動手榨檸檬汁，先把檸檬洗乾淨切成兩半，再放入榨汁器中用力的壓，臨時找了一個免洗塑膠杯來裝剛榨出的原汁。奇怪的事發生了，一小時之後，我再拿起塑膠杯，杯子竟然斷成了兩截，這是怎麼一回事呢？ 第二天，我到學校把發生的事告訴鈺婷和家璋，他們也覺得很奇怪，怎麼會這樣？於是我們三個約了時間，一起去找老師，告訴他我們所遇到的事情，老師說這很有趣，建議大家一起來從事一些實驗，探討這一個問題。

在實驗中，我們利用光催化分解有機污染物，並探討其中的反應速率。以紫外光、氧氣及觸媒-二氧化鈦，對甲基藍進行一連串的光催化反應，並設計了四種變因，分別探討反應時間、甲基藍初濃度、二氧化鈦表面積和紫外光波長對反應速率的影響。最後再利用分光光度儀，測量反應後的吸收度，用比爾定律換算出反應後甲基藍的濃度，進行實驗的討論分析。 \r 由實驗得知，隨著反應時間的增加，甲基藍的濃度逐漸減少，但反應的速率卻也逐漸減緩。若反應物的濃度增加，造成碰撞的頻率增加，導致反應速率亦增加。因此反應為非勻相催化，甲基藍需吸附於光觸媒表面較容易進行光催化反應，因此觸媒表面積大小會影響光催化反應速率。若照射光子能量超越能帶差，光粒子數增加，反應速率亦會增加。 \r 綜合實驗結果及數據，因而推導出甲基藍的反應速率定律式： \r r = k [ MB ]0.15~0.30(ATiO2)1.7~1.9

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。

一般燃油並非為單一物質，而是由飽和烴、不飽和烴及芳香烴等組成，由於其組成之成份與比例不同而對油料之性質也將有所影響，我們試用較簡易的實驗方法來探討油料之奧祕。

經濟部標準檢驗局公告 75ppm 以上的游離甲醛對人體的鼻黏膜、內臟器官、神經系統均有刺激作用；而國際研究癌症組織也已經證實，高濃度的甲醛對於受測試實驗的動物會引起鼻癌。因此，?了瞭解並分析市面上所販賣衣物甲醛的含量，在查閱相關文獻資料後，發現幾種可將高中化學教材內容所提及的課程，應用在檢測甲醛的方法上。一種是利用 Tollen’s Reagent 與醛類作用，可得羧酸及金屬銀之沉澱，再藉由銀的生成量推測甲醛的含量，簡稱 Silver Mirror Reaction。另一種是利用亞硫酸鈉與甲醛反應生成氫氧化鈉，再利用鹽酸進行滴定以計算甲醛的含量，簡稱亞硫酸鈉法。最後找出使甲醛被分離出的最佳反應條件，並研究甲醛定量滴定時，最能精確滴定甲醛含量的滴定方法，以及探討各種反應條件對檢測甲醛時可能造成的影響。

FeCl3、Na2EDTA及K3Fe(CN)6的混合液照光後會發生光化學反應，使鐵離子轉變為亞鐵離子，並進一步與赤血鹽反應變為藍色，未照光則無反應。進行實驗時將待測溶液裝入分光光度計測量管中，並以人工光源照射，實驗結果最為穩定。此反應在波長較短的紫外光照射下，速率較快。在酸性環境中，無法發生；在鹼性環境中，pH值越大，反應速率越快。實驗時Na2EDTA的濃度與反應速率無關，但會對顏色造成明顯的影響。除此之外，當鉗合劑為硫代硫酸納、草酸鈉及葉綠素時，溶液顏色變化快速；當鉗合劑為亞硫酸鈉、溴化鈉、酒石酸、甘胺酸、碳酸鈉時，變色速率較慢；而當鉗合劑為氯化鈉、乙二胺時，氯化鈉的混合液經過很長一段時間後才變為藍色，而乙二胺的混合液幾乎沒有什麼變化。

作品取材多元化，包括生活化的題目，自然現象，環保。也有老題重作。很多己將高科技的技術應用到實驗中。 初小作品多屬生活化題材，尤其是熱門的兒童用品為村料，探討其奧妙，例如「結晶開花知多少」及「變色筆」。 高小作品己相當深入，水準高，比往年好，如「水上輕功─表面張力」，「放氧孩子」及「一元不鎚鎚」。 國中作品傾向生活化，如「瓦斯氣爆」，「陽明山溫泉對建材及植物影響」，「沙士冒泡」都是很有趣的題目。 高中作品題村有老題重作，但也有新的發揮如『廢電池改裝』，『 銀鏡反應 』，『 固體燃料 』 ，也有融入新的高科技技衛，如「為何草酸根離子無法分離鈣離子與鋁離子」及「偶然？必然，鉛樹形狀探討」。 有待改進有 1. 資料查詢不足 2. 研究時間太短。

表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，常縮寫為SERS)可以廣泛應用於生物、醫藥、電化學、環境工程等多種方面偵測分子。利用粗糙金屬表面如奈米粒子，可以放大拉曼訊號，其中奈米銀可以將吸附在它表面的分子的拉曼光譜訊號放大為106~1014倍之多。本研究利用乙二醇還原銀離子，並加入保護劑PVP，成功合成奈米銀粒子，並利用自製銀奈米粒子，應用SERS偵測10-5M的?啶溶液，其訊號值為31345，較市售銀奈米粒子所偵測的2791強上11.23倍，預計可以進一步分析出10-6M、10-7M 甚至更低濃度的?啶溶液，顯示出極佳的拉曼增顯效果。

在 HCl、NH3 氣體擴散的實驗中，我們遭遇多次失敗的經驗，希望能尋求更適合的實驗方式，以探討氣體擴散現象。 於大氣壓力下測量擴散所減少的體積之實驗，不但計算結果具有較高的精確性，而且其裝置便宜易組裝，應為較理想的實驗裝置。其裝置之照片如下：