化學科

在上自然課時，老師帶領我們做有關空氣中氧含量有多少的實驗，我們利用蠟燭燃燒時會消耗氧氣的原理，用玻璃長筒罩住燃燒的蠟燭，蠟燭熄滅後，水會因玻璃長筒內的氧氣被消耗而上升，驗證出空氣中有五分之一的氧氣。但是我們每一組所得的結果，都不太一樣，有的水位上升超過五分之ㄧ，有的不到五分之ㄧ，幾乎都沒剛好上升五分之ㄧ的，於是在討論時，到底有那些因素會影響到水位的上昇，老師認為這是一個很好的問題，值得去研究，於是我們就展開了這次的實驗。

某些活性金屬，如鎂或鋁等，其表面在與水反應生成氫氣時，可形成一層緻密之化合物，進而使反應無法繼續進行，然而鹽類水溶液所含之陰陽離子，可藉由與金屬表面膜反應，形成可溶之反應中間物，將金屬外層之表面膜瓦解，使內部可繼續與水接觸進行反應、由改變鹽類的種類、濃度、溫度等因素，觀察其表面反應時崩解之情形，並藉由記錄氫氣之生成量，計算其反應速率，以及測量反應時pH值之變化，找出前述實驗無法看出的反應情形、最後藉由分析各數據間之關連性，找出這些因素影響反應的原因，如：離子與表面膜之間的作用機轉。

本實驗的研究動機在於看到阿嬤常用一些我們現在已很少用的材料洗東西，引起我們的好奇。老祖母的清潔秘方失靈了嗎？\r 在實驗初除了蒐集許多資料外，也向一些人詢問以前常用的清潔衣物或物品的方法，一步步求證，每一個實驗均與上一個實驗的結果相關，慢慢找出答案。本次研究目的主要是用不同的原料做肥皂，然後找出最具清潔力的肥皂。本組在台北市評審老師建議下增加後續實驗－用回鍋油做皂基清潔力測試，看是否更具清潔力並具環保價值。\r 歷經三個月的實驗，本組實驗得到結論如下：\r (一)皂化過程是一種持續在變化，約需一星期至四星期才完成皂化過程。動物油脂因含飽和脂肪，很快就成固狀了，植物油脂皂化較慢。\r (二)比較椰子油、葵花油及牛油做成皂基的清潔力，椰子油清潔效果第一。\r (三)各種從前常用的自然清潔材料，如茶仔油渣粉及黃豆粉加在肥皂中可明顯的增加清潔力。\r (四)茶仔油渣添加椰子油皂基所做出的肥皂，即使與現在化學清潔劑相比也是最佳的。\r (五)後續實驗發現，回鍋油皂的清潔效果比椰仔油皂還好，可取代椰仔油皂，而且可做廢油回收，在成本及環保上都有突破性的意義。

明膠作為殼材包覆乾電池去極劑，在10%二氧化錳-明膠溶液(明膠與水質量為1:13)中以10%草酸交聯可得到最佳功能效率、最佳承受應力並且能將二氧化錳100%包覆回收的去極劑紙膜，該紙膜可以較散佈式二氧化錳提供38%的電壓，卻能與氯化銨等低污染性電解糊料作100%分離與回收，減少重金屬汙染問題，值得開發利用。在微膠囊製程，建議配方為15%酒精水溶液、0.5%明膠、1%二氧化錳之中性溶液，待噴霧成膠囊後用5%草酸水溶液進行交聯。使用超音波霧化器控制其噴濺高度與時間，得到15-25公分間以20分鐘為最佳噴濺時間 ，此模組化條件能幫助開發家用微膠囊製備系統，用以居家清潔、替換式電解質試紙與美妝保養品之小型家電中。

近幾十年來,工業化及科技進步帶來了文明及生活的便利，卻也藉此讓大自然原有的平衡發生改變，例如溫室效應，便是由於大氣中的分子組成發生變化，如二氧化碳或甲烷等氣體，它們因為吸收了太陽光中的紅外線，造成了溫室效應，改變了全球的氣候環境，研究對於在自然界中碳循環有重要貢獻的嗜甲烷菌（Methanotrophic bacteria或methanotroph），將有助於改善我們日漸增加的溫室效應。根據Sochngen 在1906 年的推測，與甲烷代謝相關的微生物將在減少大氣中大量甲烷分子濃度當中，扮演重要的角色。因此，我們試圖基於此項觀點，推測當環境中甲烷濃度有升高的趨向時，是否會出現相對應的微生物有大量繁殖的傾向。嗜甲烷菌為格藍氏陰性細菌，轉化甲烷為甲醇作為此菌能量及碳源的來源，在有氧氣和烷類氣體的環境下，它也可以將烷類轉化成相對應的醇類，烯類轉化成相對應的環醚類，如丙烷變正丙醇及異丙醇，丙烯經作用後成為環丙醚。嗜甲烷菌可以生長在許多不同條件的環境中，從海水、淡水、沈澱物、泥碳沼澤、土壤和溫泉等都有被發現（Murrell et al., 2000）。

今年作品件數去年增多，尤其國中組與高中組較為明顯，可能是學生的興趣提高與老師的鼓勵所致。 展覽看板進步很多，版面大方清楚。原因可能有三：（一）電腦處理進步，使用方便。（二）科學館新製作的看板。（三）安全檢查與看板規格嚴格執行。 國中組第一名「鐵同電池之探討及改良」，以自製的簡易電池使玩具風扇轉動。有關電磁的探討，幾乎歷屆都有作品，但能使馬達實際轉動且持久如本作品者未曾有過。其突破甚具創意，值得鼓勵。（1.加大電極板面積2.取消鹽橋） 應改進事項敘述如下：（一）應查文獻類似作品，（二）實驗數據之處理，由應注意有效數字的處理與其所代表的意義。注意實驗誤差。（三）應根據實際實驗結果解釋，不可多作臆測。

本研究探討以植物作為電極修飾層，對電化學偵測巴拉刈濃度的影響。首先，比較背景電解質溶液對偵測巴拉刈的影響，在氯化鈉溶液中可得到較穩定的巴拉刈訊號。再將植物修飾電極取代原本的工作電極使用，經植物萃取液修飾的電極所偵測的氧化還原波峰電流值均增大，故得知植物修飾層有助於增加偵測巴拉刈濃度的靈敏度。另外，透過經修飾不同層數的菠菜電極偵測，發現修飾二層時偵測訊號有最大值。而且，當預濃縮時間增長時，氧化還原波峰電流也隨之增大。最後，我們將此種植物修飾電極拿來偵測水源、蔬菜液等，並利用標準添加法計算其中巴拉刈濃度。透過實驗，證實了未來將植物作為天然感測器，偵測微量除草劑濃度的無限可能。

本研究以簡易微波法，開發出製備碳量子點並用於檢測細菌的新方法。將檸檬酸等含碳物微波製成碳量子點，加入精胺酸、甘露糖、高分子PEI等藥品微波，進行碳量子點的修飾，也以乾燒、兩步驟等方式製造碳量子點，並以螢光光譜儀等儀器測量其螢光強度與計算量子產率。利用碳量子點與細菌結合後離心可沉澱的特性，觀察沉澱物受UV照射後是否發螢光，來判定兩者是否結合，並測量其螢光強度，達到偵測與定量細菌的目的。由實驗得知，乾燒的碳量子點量子產率較水溶液微波高。檸檬酸銨加甘露糖之量子點可成功與大腸桿菌結合，但不與金黃色葡萄球菌結合。高分子PEI修飾的碳量子點與上述兩種細菌都能結合，最低可偵測1／250 mg（0.25 mL）的細菌。

透過實驗知道各色蔬果富含螢光物質，只不過有些蔬果的螢光物質並不是特別明顯。蔬果去皮、不去皮並不影響實驗結果，蔬果的螢光物質與其果肉有關，而和果皮無關。且相同顏色的蔬果，其螢光物質的顏色並不相同，可知螢光物質所呈現的顏色和蔬果的顏色並無直接相關。接下來，我們找出萃取蔬果螢光物質的最佳條件是泥狀份量：水量：沙拉油為1：1：0.5、加熱時間為水加熱二十分鐘、油加熱十分鐘，且蔬果要新鮮並磨成泥狀、加熱時需攪拌。我們利用蔬果螢光物質只有在UV燈照射下才會顯色的特性，設計出隱形墨水。在未照射UV燈時，並不能明顯看出所書寫的字，但在照射UV燈後，就能看到發亮的字體，且書寫在白色紙張上的效果最佳。

水是我們生活上不可或缺的必需品，在水的世界中，有硬水和軟水之分。硬水中含有多量的鈣離子或鎂離子，然而實驗中發現不同的水樣，會造成清潔劑的清潔效果。水中含有越多的鈣離子或鎂離子，對清潔效果大大折扣。