全國中小學科展

化學科

「跳」出興趣來

最近班上同學很流行吃“跳跳糖”。嘿!真有趣!放在嘴裡ㄅㄧㄅ一ㄅㄛㄅㄛ響個不停,跳個不停。心想,是糖在嘴裡跳。我們拿鏡子照照看,耶!大部份的糖都靜靜的躺在嘴裡,只有一、二個偶而跳起來。這就怪了,為什麼跳跳糖放進嘴裡會發出響聲?甚至有的會跳起來!一連串的問題接踵而至。我們便去請教老師,老師也被我們的糖嚇一“跳”,跟著也“跳”出我們的興趣來。

水中 Cr ( Vl )之測定及其與 H2O2 反應之探討

學過渡元素時,知道大部分的金屬有不只一種的氧化數,而因此具有不同的性質:如 Cr( VI )毒性很強,有致癌性,危害大,但若是 Cr(Ⅲ)則沒有致癌性。而某些工業廢水中很可能含有 Cr( VI ) ,故為了解目前的檢驗方式而去查文獻,查到的方式雖靈敏卻麻煩,所以想利用 Cr ( VI ) 在紫外光或可見光區的吸收度,代入 Beer's Law 來迅速求出其含量,且使用對環境無害的 H2O2 還原 Cr ( VI )為無致癌性的 Cr(Ⅲ),並對其反應來做探討。

自製簡易吊白塊檢測試紙

這幾年常常聽到許多食品加了非法食品添加物,使人們防不勝防,然而送驗食品又並非如此容易,因而使我們想要找出在實驗室中就能利用簡易的方法測出那些非法食品添加物,讓人能吃的安心。 我們利用了澱粉與碘化鉀錯合物,製成了「簡易吊白塊檢測試紙」,並且能推廣到其他與吊白塊同性質的非法食品添加物(例如:亞硫酸、焦亞硫酸)。 利用滴測前後顏色的數據變化,做出吊白塊的檢量線,但是,初期開發的試紙在吊白塊濃度低於40ppm時有觀察及檢測的困難,經過多次改良與實驗,我們開發出了煙燻法,在低濃度時也能有明顯的顏色變化的試紙,且做出漸層的試紙,在不用電腦分析下也能快速了解食品溶液還原劑濃度的區間,大大的提高了我們試紙的使用價值。

致命藍色吸「螢」力

豬籠草的瓶口會發出藍色螢光吸引昆蟲掉入這個致命陷阱,我們試著找出市售的豬籠草是否有這現象。為了怕溫度影響我們的萃取物,我們先探究常溫萃取螢光物質的可行性,發現以往科展作品中需高溫萃取、靜置一天的作法,都能以常溫下用椰子油的方式來取代。我們找到品種為米蘭達豬籠草的瓶口有藍色螢光,並成功以椰子油與乙醇代替資料上的三氯甲烷和甲醇萃取瓶口的藍色螢光物質,此物質可經純化、再結晶成白色的針狀結晶,也拍到與資料相同的螢光波長。我們也發現豬籠草的葉綠素經過椰子油先處理後,可以使乙醇較容易萃取出藍色螢光物質。在應用上,以藍色螢光取代捕蚊器的光源來誘捕蚊蟲,平均總量約為未改裝捕蚊器的16倍。

品油論煮

國際癌症研究總署指出,暴露在空汙中,將導致肺癌及增加膀胱癌風險,並已正式將PM2.5列為一級致癌物 [1]。肺癌一直高居國內女性癌症排行榜的前三名,廚房油煙應是重要原因。本實驗對七種油品進行了基本理化性質實驗,並找出油品保存的變因。為減少油煙對人體的傷害,進行影響PM2.5值的變因探討,並設計一簡易的實驗方式來呼應PM2.5值的粒子量。結果顯示:精煉油發煙點較未經精煉油高且飽和脂肪酸的比例會影響發煙點及密度;光線及空氣是影響油脂酸敗的變因;油温及加熱表面積對油煙PM2.5值有正相關的影響。本實驗得出一個方便又有效可減少油煙的方法—在烹調過程中戴上噴水口罩並把抽油煙機打開,其減少值可達40%!

金雙氧、鉛雙氧、氧氧相連!

本實驗研究,從清洗隱形眼鏡的「防漏鏡盒」中發現,白金是使雙氧水分解很好的催化劑開始,透過資料的搜尋,發現有幾屆科展作品探討過MnO2 對於H2O2 的催化能力及相關探討,有些文獻中也探討顯示CuO、PbO可作為MnO2的良好催化輔助劑;因此,本實驗透過科學邏輯的方法,設計一連串的實驗,找到了一個使雙氧水迅速(急速)分解的催化劑--PbO2,因此,本實驗研究的重點就偏重在PbO2的催化動力學及應用於殘餘雙氧水檢測之可能。

水線下的秘密—陰極防鏽

為探討地下管線以及船隻的防鏽方式,設計實驗用鐵與活性大的鋅、鋁相接,還有外加直流電,長時間浸泡在三種環境(自來水、3%食鹽水、土壤)中,檢驗陰極防鏽效果。使用物理方法測量金屬質量和電位差變化 ; 化學方法用黃血鹽、赤血鹽及硫氰化鉀,檢測鐵離子與亞鐵離子濃度隨時間的變化,並以檢量線定量。研究結論: 一、鋁在電解質濃度高的酸、鹼、鹽溶液中,陰極防鏽效果較好,鋅在電解質濃度低的溶液中,陰極防鏽效果較好。所以船隻與水中設施在淡水中適合用鋅防鏽,在海洋鹹水中適合用鋁來防鏽。 二、以外加直流電防鏽,鐵與鋅相接效果較好,地下管線適合用鋅片防鏽,但電解質濃度高的環境不適合外加電流陰極防鏽,否則陽極金屬會快速腐蝕。

穀物中的紅寶石「紅藜釀酒」之探討

本研究探討紅藜釀酒的因素。將材料放進密閉大針筒內進行微量實驗,定時測量產氣量得知紅藜釀酒的速度,並在最後一次測量甜度及聞氣味。紅藜含有澱粉水解酵素(糖化酶)與酵母(發酵酶),糖化酶先將澱粉轉為糖,發酵酶再將糖轉為酒精及二氧化碳,所以原住民以紅藜做為小米酒的酒麴。微量實驗結果發現,小米碎度與紅藜粉碎度越碎,反應面積增加則釀酒速度越快,其中煮熟小米用顆粒來釀酒易釀失敗,建議磨碎成米漿才易釀酒成功;紅藜粉量越多也會增加釀酒速度;使用有殼紅藜釀酒易臭酸腐敗,建議使用無殼紅藜來釀酒。另外,瓶裝大量原料的實驗發現,在室溫25-30℃下會有產膜酵母釀出酸酒,瓶內空氣量建議要少,避免產生黴菌。

穀物界紅寶石-紅藜麥抗氧化力之探討

探討這一年的農作物明星─紅藜麥的抗氧化力,採用碘滴定法來測量,進行不同加熱時間、不同加熱溫度以及不同添加物的實驗比較。實驗結果發現在無加熱或有加熱的情況下,紅藜麥的抗氧化力比白芝麻、黑芝麻、黑米或燕麥好。紅藜麥在加熱10分鐘後,抗氧化力有顯著下降的趨勢。加熱溫度在攝氏26度以下時,紅藜麥汁的抗氧化力佳,加熱溫度超過攝氏60度,抗氧化力明顯下降。多數的添加物都會使紅藜麥的抗氧化力下降,尤其是醋、檸檬汁、米酒、牛奶等添加物。鋼棉浸泡水,在24小時後的生鏽面積大約是浸泡紅藜麥汁的2倍,顯見紅藜麥汁具有防止氧化的能力。

碳無關紙-自由基對碳粉色素之降解

由於影印紙過多而無法有效的再利用,探討以溶劑分離紙張纖維和碳粉色素,找出丁酮為最佳溶解碳粉之溶劑,但後來發現丁酮將色素析出後,無法把色素與紙漿分離。使我們轉向使用光觸媒將碳粉中的色素加以分解,並以吸光度作為濃度變化的指標。改變光觸媒的劑量以及紫外光的波長,觀察吸光度的變化,並求出分解色素的反應速率級數。 結果顯示,二氧化鈦在UVA的照射下吸光度呈線性下降(零級反應),而氧化鋅降解速率就差很多。我們把實驗對象推行至紙張上的碳粉,但紙漿含有二氧化鈦會導致無法做成再生紙,為了使觸媒再次利用,所以我們蝕刻燒杯,並鍍上二氧化鈦降解碳粉色素,結果確實可以兼具降解效果與排除溶液中多餘的二氧化鈦。