全國中小學科展

化學科

MRI傳奇~鐵、綠茶、顯影劑

在過去,人們對於「鞣酸亞鐵」的使用,僅止於墨水的製作。對於服用鐵劑來補充亞鐵離子的病人而言,茶類飲料更是一大禁忌;因為茶類飲品中的鞣酸會與亞鐵離子結合形成「鞣酸亞鐵」的沉澱,使得人體無法獲得亞鐵離子的補充。而如今,因為使用在MRI顯影劑的釓離子(Gd3+),會造成病人腎因性全身纖維病變,於是我們試著將「鞣酸亞鐵」變身成為新一代的MRI顯影劑。我們利用亞鐵離子與釓離子同樣因具有多個未成對電子(價電子組態Fe2+:3d6,Gd3+:4d7 ),而有強順磁性的特性,再加上日常生活中常見的綠茶,來製作新的MRI顯影劑。這個想法不僅符合現代「綠色化學」的環保概念要求,而我們所得到的成果,更是在MRI的顯影上有著意想不到的絕妙效果。

不「球」「滲」「解」

針對海藻酸鈉與鈣離子反應時,可以包覆多種物質的特性,我們探討了含有二氧化錳、碘化鉀或酸鹼指示劑的膠球與膠條,將其應用在國中理化的雙氧水製氧、電解與沉澱等實驗;也直接使用海藻酸鈉與銅離子反應形成的膠球,進行電解或置換實驗。其中,製成好清理又能方便實驗的二氧化錳膠球,進行一系列雙氧水分解製氧的控制變因實驗,可以取代目前國中理化實驗中所使用的粉末狀二氧化錳。最後進一步觀察海藻酸鈣膠球膜對不同離子的滲透現象。統整以上結果,利用這些小「球」,可以進行基本的「滲」透實驗,雙氧水分「解」實驗,還有電「解」實驗,這些設計可以達到方便處理、收納、觀察的效益,以及環保又省錢的目的。

尋求 『 白齒黑牙 』 的根源

我常看到學校健康中心牙醫治療室的門口有許多小朋友排隊等候醫生診治牙齒,本班同學也幾乎全部都患有蛀牙,並且曾有牙疼的現象。究竟是什麼原因使那麼潔白堅硬的牙齒蛀壞掉呢?為什麼每天刷牙也會產生蛀牙呢?是不是飲食方面的問題或刷牙方法不正確,會影響齲齒的發生呢?這些疑問是大家極想瞭解的,因此請老師和牙醫師指導我們。

燃燒吧!火鳥!!

一天在同學的生日會上,用吹不熄的蠟燭來整壽星,覺得這種東西實在非常有趣,於是我們便想深入研究...首先我們探討何種燭芯的燃燒效果比較好,以及燭芯沾何種金屬粉吹熄後的復燃性比較好,再應用到「吹不熄的蠟燭」來改良,改良後,我們成功地製作出吹不熄的蠟燭。接下來探討完全燃燒的原理,並且成功的研發出讓酒精燈完全燃燒的裝置,以及利用實驗室裡簡單的器具所組合而成有趣的『打火機噴燈』,而且可以利用人工吹氣調整火力大小,非常好玩的完全燃燒的應用。還有吹不熄的蠟燭之逆向思考,成功的研發出另一種市面上所沒有的整人玩具-『點不燃的蠟燭』,這種蠟燭燭芯經過處理後,有氫氧化鋁、碳酸氫鈉…等沉澱在燭芯上,所以就會點不燃。但經過簡單的水洗或酸洗後,將沉澱在燭芯上的鹽類清洗掉,就可以恢復燃燒,如此一來就可以運用來整同學了,哈?哈?哈?酷啊!!

先「磁」得電˙「氫」而易得–磁場對電解水產氫效率之研究

經過實驗我們發現:磁場作用下溶液的流動方向符合安培右手定則判定溶液的流動方向,而且磁鐵越靠近電極會造成的磁作用較大,溶液流動越快,造成的磁場擾動會影響反應的進行。電解水產氫不同濃度的溶液使用適當強度的磁場,可以提昇產氫的速率。探討磁場對於產氫速率的影響,以粒子碰撞學說模型,「燃燒煽風供氧」比喻加以說明,必須同時思考溶液的「離子濃度效應」和「磁場擾動效應」才能達到最佳值。加入磁鐵作用下實驗結果,可有效減省電能,本實驗在10V電解0.5MNaOH將磁鐵放置負極下方、N極向上產生30毫升的氫氣,產氫速率增加20.9%,並可有效減省24.8%的電能。

"葉"來YA有電---葉綠素電池

地球暖化碰上環境汙染,生活在二十一世紀的我們,幾乎天天都要面對PM2.5的難題,活動也受限於呼吸困難、不能外出。風力發電還是核能發電?是個大課題!身為小學生的我們也很著急。看到虎尾科技大學的教授與學生合力發明了葉綠素電池的報導,讓我們興起何不動手做做看的念頭。利用身邊隨手可得的植物葉子,萃取光合作用後產生的葉綠素後,透過適當的封存在自製的電池裡,讓它產生電力,連接在生活中常用的小電器,提供一般日常生活之所需,減少使用需要回收的電池量,隨手做環保。實驗中發現應用植物的葉綠素真的能發電!但是跟葉綠素多寡和天氣息息相關,如何萃取葉綠素?萃取後的封存方式是關鍵,可以決定電力的可利用情形,也是本實驗的課題。

「氫」輕的飛走了

我們將內充空氣、氫氣、氧氣及二氧化碳的氣球體積分別為60 × 30 ㏄、60 × 25 ㏄、60 × 20 ㏄、60 × 15 ㏄、60 × 10 ㏄五種,利用內充不同氣體的相同氣球比較體積的減少(收縮速率的不同)來證明『氫』分子真的是很小。

大家來玩汽球

老師帶我們去參觀市運動會,看見好多漂亮的氣球。電視上也看到用大氣球吊慰勞品和宣傳單吹送大陸。我們想為什麼不用很多的小氣球綁在一起,不是就等於大氣球嗎?小氣球有各種顏色更能吸引大陸同胞,宣傳效果更好!所以引起我們研究的興趣。

「遊」「銅」花之美

本實驗利用硫酸銅溶液進行電解,搭配自己設計的簡易型實驗裝置,製作出具紅色金屬光澤的平面式銅花。我們採用削尖的石墨棒當負極,圓形的銅片當正極,並使用添加了3滴 1 M鹽酸的0.5 M硫酸銅溶液30 mL當電解液,搭配自行研發設計的三明治裝置,能在10分鐘內生長出最大寬度4.8 cm、具對稱性的平面式銅花。 我們還設計出綠色化學之銅花微型裝置,除了可讓師生們能在教室進行電鍍銅的實驗,還能搭配製作銅花書籤,將藝術融入自然科學中,更能大大減少硫酸銅的使用量,達到「低污染、可回收、省資源」等減量減廢之環保理念的綠色教學。

EM+垃圾=黃金!

環保是未來人類生活勢必面對主要課題,在本次的研究中,研究者主要係針對堆肥腐化過程、EM 菌對水質及堆肥腐化的影響、EM菌有機堆肥對植物生長的影響等問題作深入的探討,其主要目的除了有助相關學習課程內容之釐清,另一方面,對環境問題的了解及● 一般堆肥自然腐化過程的速度大部分都非常慢,有時甚至需要一年以上的時間才可能完全腐化完成。● 廚餘及 EM 菌對於堆肥的腐化醱酵有明顯加速的現象。● 落葉堆肥加入 EM 菌後,其腐化醱酵的速度加快很多,甚至在三個月內即可完全腐化,比一般自然腐化快好幾倍以上。● EM 菌可以明顯改善水質的臭味、PH 值、TDS 值及水的顏色等。● EM 菌可以使堆肥腐化後的體積大大的減少,對降低垃圾量及環境改善有非常大的幫助。● EM 菌堆肥,可以幫助植物的根葉發展,並強化植物的生命力。● E M 菌堆肥,可以加速植物生長速度,並強化植物枝葉發展。● E M 菌可以使原本沒有價值的垃圾變成極富價值的有機肥料,對環境問題的解決及人類生活的改善頗有助益!