化學科

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。

下課時，有位同學拿了兩個黑盒子在看，我們便湊過去看，「嘩！好亮喔！」「咦！怎麼熄滅了？真可惜！」「再用電燈充電就好了嘛！」 我心裡覺得很好奇，為了探求黑盒子內會發光的玩具秘密，便找了一些同學，一起進行這個實驗。

設計實驗使量筒內的氯化鈉水溶液與純水間有穩定交界面。溶液中的濃度差使電解質的離子發生擴散現象。擴散時，正負離子從高濃度向低濃度移動，以不同的速度同方向進行擴散，造成各液面電荷分布不均，產生電位差。實驗設計一個微型電極，測量不同濃度氯化鈉水溶液與純水間，液/液界面的電壓變化值，開始有電位反應後的3分鐘，每秒讀取擴散電位值一次，每種濃度讀取180個數據，探討離子微觀運動模式。第二個實驗是測量電位反應後，當達到最大電位後連續30分鐘的擴散電位，探討不同濃度的「最高值」與隨「時間」的電位變化趨勢。我們發現液/液界面兩層溶液濃度差越大擴散電位值會越大，當水溶液持續稀釋後，不同的極稀釋水溶液都趨向相同的擴散電位值。

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。

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。

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。

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。

將兩種不同金屬片接觸後放入硫酸中， 原本不會在硫酸中產生反應的金屬， 也會因電子傳遞而產生反應， 但是金屬與硫酸之間因腐蝕會產生氣體的現象與坊間某些書籍的敘述略有不同。所以我們分析了不同收集氣體之裝置的優缺點， 並加以改進， 經由改良後的收集氣體之裝置， 我們已可以利用此裝置來進行實驗， 並且明確看出氣體反應的趨勢。

由於染敏太陽能電池製作成本與較早發展的單晶矽太陽電池比較起來低廉許多，且發展潛力頗大，但由於一般學生難以取得其中的關鍵材料（導電玻璃、人工光敏染料）使得此有意義的綠色實驗於中小學的普及度並不高。本實驗的目的便是利用日常生活可隨手取得的資源來自製染敏太陽能電池，一方面透過研究太陽輻射的能量分佈來選取某些高發電效率的顏色染料，另一方面探討染料酸鹼度對其電子傳輸及共價鍵結強度的影響程度，不但希望能提高電池效率，更希冀能普及成中小學實驗而大量製造，在大量及價格低廉的優勢下，再結合美學製作成窗簾等產品，不僅人人皆能為我們日漸暖化的地球盡一份心力，更能美化我們的生活。

我們在課堂上做完理化第三冊的”電解硫酸銅溶液”實驗中學得在電極的化學反應是如何發生的，但實驗後，這些硫酸銅溶液回收上的處理很是麻煩，鑒於環保的問題，於是與老師討論，能不能以最少量的硫酸銅溶液達到電解的效果，老師告訴我們前幾屆的學長也有想到此問題，於是就設計了一套方法，就是用銅片作電極，直接在濾紙上加入硫酸銅溶液進行電解，我們跟著去嘗試，果真有很漂亮的銅析出，就在此時，吳同學無意間拿了一個銅片放在兩電極的中間，奇怪的事情發生了，不但原本的負極上有銅析出，而放置中間的銅片在靠近正極的那一面沒有接上電源卻有銅析出，另一面則否。圖(一)這究竟是怎麼一回事？引起我們的好奇和興趣，因此，我們就著手設計本實驗，探究其原因。