全國中小學科展

化學科

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。

蔗渣纖維素水解葡萄糖之研究

本實驗以不同類型酸作為蔗渣纖維素水解的催化劑,以及在不同反應條件(如:試液濃度、細菌分解)下,探討蔗渣纖維素催化水解的成效。本研究利用催化劑加速蔗渣纖維素水解成葡萄糖後,一部分溶液加入定量的斐林試液,觀察Cu2O(s)沉澱量變化,另一部分利用自製的旋光儀測定醣類的旋光度。進一步,想要利用催化效果佳的催化劑,改變操作時間及濃度,找出一個最佳的反應條件。同時利用最佳操作條件,改變水解液與蔗渣原料之比值,使蔗渣纖維素轉化為再生性能源能有效被利用。

瓦斯熱水爐一氧化碳觸媒轉化器之研究

瓦斯熱水爐使用大火時廢氣的CO 濃度非常高是導致一氧化碳中毒事件的關鍵原因,要解決這個問題觸媒轉化是一種可行的方式。影響觸媒性能的因素中以活性中心的種類最為重要,我們發現對轉化一氧化碳為二氧化碳的反應而言鈷有最好的催化效果,其次分別為:鎳、銅、鐵。最好的載體是三氧化二鋁,鈷的含量使用10%,段燒溫度使用300℃可兼顧性能與成本。 \r 本研究中所研發的Co/Al2O3 觸媒具備有實用的潛力,可以在空間速度高達1000min -1 的情況下將濃度14,632ppm 的CO 百分之百轉化為CO2,而僅需233℃的反應溫度。因此,應該可以應用在瓦斯熱水爐上以降低一氧化碳中毒的風險。

喝茶?找碴?-單寧酸和茶的異想世界

大家都喜歡喝茶保健但是喝茶過濃會傷身,造成貧血,所以透過實驗來找出多喝茶是否完全沒壞處。本實驗主要以生綠茶液、各品牌茶飲料,利用硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化鐵三種鐵化合物的鐵離子和茶葉中的單寧酸,化合產生沉澱物的方法,以沉澱物的多寡,來判斷茶葉含單寧酸的量。 經過一連串實驗發現,浸泡時間久或煮沸方式,增加單寧酸的溶出,妨礙鐵的吸收,但是加入酸性物質,會減少單寧酸和鐵離子產生的沉澱。市售茶飲料以純綠茶和純烏龍茶單寧酸含量比紅茶多,酸性紅茶單寧酸的量則大量減少。各處水源含鐵量的比較結果是地下水>自來水>井水>市售礦泉水>埔里泉水。多吃波菜不一定健康。

化腐朽為神漆

首創從高粱、玉米、小米等廢酒粕和黃豆渣提取蛋白質製成天然蛋白膠水與塗料。 一、逐步改變變因進行蛋白質變性實驗,發現小米酒粕的沉澱量最多。 二、以自製拉力機和溫溼度控制箱測得不同溫濕度下,小米酒粕蛋白膠水黏力最好。 三、經由實驗找到最佳比例的天然填充料蛋殼粉和最低濃度的黴菌抑制劑硼酸。 四、用自製的黏度器和塗膜器調整配方製成塗料,均勻塗在木板和矽酸鈣板上。發現添加幾丁質塗料在化學溶液浸泡和耐候實驗後幾乎無脫落變色。 五、從隔熱和耐磨堅牢度實驗中得知,小米酒粕幾丁質塗料有較好隔熱及耐磨效果。 小米酒粕幾丁質塗料環保耐用,能賦予廢棄物新用途,為綠色化學貢獻一份心力。

悄悄是離別的生「硝」─食物中的硝酸鹽類減量方法與自製分光光度計檢測初探

本研究是利用硝酸鹽試紙與自製分光光度計測驗食物中的硝酸鹽類的含量,除了日常生活的食物與飲料之外,我們還檢測了隔夜菜的硝酸鹽類含量,並驗證維生素C進行硝酸鹽類的減量試驗,其結論如下: 1. 自製分光光度計可進行亞硝酸鹽含量檢驗,適用範圍為100~1000ppm。 2. 硝酸鹽類試紙有檢測極限,我們做了RGB色彩分析Excel來判別更精確的含量 3. 隔夜菜只有硝酸鹽逐漸上升的趨勢,亞硝酸鹽則無顯著差異,從隔夜菜發現第4、5天時, 硝酸鹽的數值幾乎相近,認為可能是超越了試紙的檢測範圍 4. 當亞硝酸鹽水溶液濃度達100ppm時,純維生素C水溶液須到1000ppm,其硝酸鹽類的含量才會明顯減量

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。

河清難俟—奈米磁性顆粒加速明礬沈降的大發現

明礬用於自來水淨化已是行之有年的做法,其限制在於膠狀沉澱沉降的速度太慢,倘若能改善沉降速率,將對淨水程序有莫大助益。奈米尺度大小的材料是當下最熱門的議題,它的應用也蘊藏著許多潛力,一般奈米材料利用的是表面積效應和體積效應。我們在參考資料的幫助下做出有磁性的奈米級顆粒,在Al(OH)3\r 的膠狀沉澱內加入此磁性顆粒,可由外加磁場加速沉澱。我們的願景是希望使之加速沉降或使沉降過後的水更乾淨。改變奈米級顆粒的製作方法和使用方法,提高效率和降低成本,找出幫助沉降最有利之條件。

尋找玉米黏土的真面目

玉米黏土是德國票選10年內最安全的玩具之一,因此受到很多家長關注,但是不能重複使用,十分可惜,於是我們想要分析它的成份,進而找出自製玉米黏土的方法,所以開始一連串的化學檢驗------澱粉、史萊姆都是我們想到的分析對象,到後來學習查詢FDA法規網站得到”硼碘反應”可以檢驗PVA,又遇到澱粉干擾的問題,直到在網路上找尋到澱粉水解的方式才獲得解決。 我們發現:要成功檢驗食品中的PVA濃度,只需要2種試劑,而且這是可以備於家中的檢驗試劑。至於製作玉米黏土的方法,我們從做米餅開始,結果做出來的成品是沒有彈性的,所以後來我們創造了自己的麵粉黏土,優點是可以熟食,也可以揉捏塑形,但是保存期限不長。

探討固體、液體及離子受熱時的熱能分佈和組成結構的關係

在國中化學課本中和熱能有關的實驗單元包括化學反應熱的測量,物質燃燒熱的測量,溫度的高低怎樣影響反應速率以及溶液的比熱(課本把溶液的比熱值都設為 1 cal /goC ,對濃度較高的溶液不太合理) …… 等。物質發生化學反應時常會造成吸熱或放熱的現象,吸熱或放熱的結果會使溫度下降或升高,而溫度的升降即表示物質所含的熱能(或動能)發生了增減的變化。又由溫度的高低會影響反應速率的事實也說明物質的溫度越高時分子的動能就越大,分子的動能越大時,分子的運動速率就越快,因此分子與分子的碰撞機會就增加了,分子的碰撞機會增加,反應速率就加快。由於對這些觀念的瞭解,使我們更想加深一層的探討,物質吸收了熱能以後,這些熱能應該如何分佈在物質的內部?尤其電解質固體(分子狀態)溶於水後它的總熱容量是否會增加?有機化合物的液體分子又是如何吸熱,如何分配所吸收的熱能?這些問題是既新鮮又新奇,因此我們決定對固體、液體及離子做熱能分佈和化學結構關係的探討。