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化學科

以間隙放電法備製OH基及其吸收光譜之攝製與分析

本實驗探討氮雷射裝置為取OH基這種短生命物質的有效工具,了解所生成OH基在0-0轉動間之分布情形。

研究墨汁趣味多

有一天我和同學在走廊玩,無意間,發現學期初書寫很清楚的功課表,怎麼模糊不清?再看看各班掛在走廊的功課表,有些清楚,有些不清楚,清楚是用毛筆寫的。這時我心裹產生了一個問題一一毛筆字真的不褪色嗎?衣服沾到墨汁怎麼辦?我們就去請教老師,在老師的指導下,做研究墨汁的實驗。

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。

蛋白質得來塑

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。

「紙」能生電?!—自製薄膜電池效能分析

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。

挑戰電中性原理~「帶電溶液」的研究

利用范氏起電器將靜電導入蒸餾水、甘油、苯、環己烷、乙醇、正丙醇、正戊醇、HCl(aq)、 NaCl(aq)、CuSO4 (aq)………等不同溶液中。我們發現,非電解質溶液可以藉由極性分子的媒合作用〝貯存〞電子,而其中H2O效果最好,即水合電子是可以穩定存在的!但在水中若添加HCl、\r NaCl等電解質將會提高溶液導電性,以致於無貯存電子的效果。我們也發現苯雖不是極性分子,但因具有π共振系統,也能有效貯存電子。

綜合性實驗設計一密閉器中燃燒與氣相成分變化之研究

在國中理化課木第一冊第四章空氣成分中,我們發現蠟燭燃燒後能使瓶內水位上昇的奇妙現象,使我們深深體會到空氣的奧秘,也因為如此才促使我們更加好奇的想了解空氣的真面目,以及改用酒精、鎂帶等來代替蠟燭重新設計多樣化實驗裝置,以利更深入的探討和研究。

母親的叮嚀

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。

可逆質子轉移導致顏色改變之研究

分子間的作用力,如:氫鍵、π-π作用力等在生物、化學或材料科學中扮演著重要的角色。除了穩定整個分子的結構外,也可傳遞訊息,如:電子轉移。因此合成一些藉由分子間作用力所形成鏈狀、層狀或網狀等巨分子 ( supermolecules ) ,在材料化學有其不容忽視的前瞻性及挑戰性。譬如,某些特例的氫鍵化合物在受熱、受壓後會產生質子轉移的現象,質子轉移伴隨著電子轉移,進而在外觀顏色上產生改變,有些染料分子(organic pigments)可以應用在油漆、塑膠、印表器等科技上面。

Cl-(aq)的催化現象

在實驗中偶然發現CuSO4(aq)+NaCl(aq)+Al(s)會使Cu2+還原析出的反應變得非常劇烈,並生成大量H2,但若只是CuSO4(aq)+Al(s)反應而不加入NaCl,則Cu2+被還原成Cu的速率就非常緩慢,也無H2生成,故探討其中原因。