全國中小學科展

化學科

矽膠知多少

我們經常打開胼乾盒、海苔罐或藥品的瓶蓋時,都會發現堶悼t放著一包裝著一粒粒紅的藍的或白色的小顆粒。而且紙包上還印著“吸濕乾燥劑,請勿食用”等一些字。 由於我們的好奇,激起了一連串的問題,這種乾燥劑怎樣保持物質的乾燥?為什麼有的是紅色,有的是藍色,有的是白色呢?還有為何警惕我們請勿食用呢?……等許多問題不斷的在我們腦海中盤旋著,因此我們為了徹底了解它,便展開了下列的探討。

電子傳遞速率與腐蝕速率的探討

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。

Light up!飛行石的光燦

Luminol 化學放光反應受到不同因子的影響。放光物質(Luminol)、氧化劑(H2O2)、催化劑 ( K3Fe(CN)6、K4Fe(CN)6 )、混合濃度變化下放光趨勢不盡相同;溫度、添加不同濃度強鹼、不同種類之金屬離子、洋菜混合溶液各有程度不一之影響;將推廣至食品氧化劑殘留之檢驗。

燦爛耀眼的鑽石

上自然課時老師也指導我們作硼酸溶解的實驗,於是引發我們想對硼酸再深入了解的意念,因此請教老師;老師建議我們可把學過的食鹽、硫酸銅也一起做探討,於是我們做了以下的實驗。

江山鈦有人才出—以氮化鈦製備光觸媒

本實驗以氮化鈦為基材,利用「水熱-化學電池法」製備網狀光觸媒薄膜,相較於傳統水熱法需高溫高壓環境,此方法可在低溫常壓下製備薄膜。XRD結果顯示,試片表面的氧化鈦膜應是以非晶形的鈦氧化物為主,僅部分試片會生成稀少的TiO2銳鈦礦相及金紅石相。以FE-SEM分析試片表面結構,發現生成的氧化鈦膜為網狀結構,其膜厚隨反應濃度增大或反應時間加長而增大,但膜厚有其極限,若反應時間過長,原本生成的膜會被溶液腐蝕。經過檢測,我們的試片有極佳的光觸媒性質:在分解亞甲基藍染劑的實驗,照射紫外光一小時後,亞甲基藍分解率可達30%,與文獻中結晶良好的銳鈦礦相二氧化鈦效果相近;在紫外光照射下測量其水接觸角,在30分鐘內可達10°以下,具超親水性。

油料的奧祕

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。

離子的游動

目前教科書上在提到電解質時,並沒有一個簡單明確的實驗方法來證明離子的游動方向,且一般所做關於這部分的實驗都較複雜,不實用,且一般國中生不易操作。本實臉利用簡單的器材來操作,不但能在最短的時間內證明離子的游動方向,也不用自己製造材料,因器材的簡便,更能同時比較不同難子的移動方式及快慢。

毒衣無惡!?—衣物中含微量甲醛的檢測

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。

我把實驗縮小了-葡萄糖檢測實驗

使用微流體晶片可將原本需要30分鐘的加熱時間縮短至幾分鐘甚至幾秒, 將實驗過程簡化以及減少材料用量, 透過微流體晶片通道設計並能在同一片微流體晶片進行兩個步驟的實驗流程。 研究主旨用國一自然課本葡萄糖檢測實驗及酵素分解澱粉實驗為標的,透過繪圖軟體inkscape的使用,設計不同反應區跟微流體通道,使用雷射切割機切割及雕刻壓克力的微流體晶片,並測試不同材質的黏貼晶片反應時間,並達成實驗過程達到藥品減量,實驗流程簡化,利用image J分析顯微照片的RGB值及測量吸光值達到定量產糖濃度的效果。

觸媒紙合成暨可重複使用之探究

目前大部分有機實驗使用的催化劑為貴重金屬,例如Pd, Pt, Ag等,成本高且使用後難以回收,因此,我們研究於將奈米銀粒子合成在濾紙上的技術,使用微量移液管直接將定量硝酸銀溶液滴於濾紙上,其後利用浸泡NaBH4還原奈米銀粒子,所合成的金屬奈米銀粒子的反應表面積較大,具有良好的催化性質。此外,利用合成奈米粒子於濾紙上,濾紙反應完僅需洗淨烘乾,附著於其上的奈米粒子即可再進行催化,達到可重複使用的效果,避免一般有機實驗催化劑無法重複使用的狀況,減少資源浪費。 我們藉由4-NP(4-硝基苯酚)→4-AP(4-氨基苯酚)有機反應,經化學動力學探討觸媒紙催化效果,製備較一般催化劑低成本、製作簡易、催化效果佳且可重複使用的觸媒紙。