全國中小學科展

化學科

鐵金屬的無影殺手

鐵生秀雖然是極為普通的事實,但是在日常生活中,卻造成我們極大的困擾而帶給我們不少的損失。在東華本化學實驗下冊中,雖然也有研究鐵生鏽的實驗,但是並沒有給予我們一個完整而滿意的答案。我們同時也找過許多書籍,但是沒有詳細的記載,所以我們希望能以學過的原理和實驗技巧,自行設計一個實驗,以揭開鐵生鏽的奧秘。

工廠廢水對自然生態的影響

最近在電視新聞報導中,看見新竹化工廠,因為排放廢氣與廢水,而被省府下令停工,心裏覺得很納悶,工廠所排出來的廢氣與廢水,對我們人類到底有什麼影響呢?在上 自然課時,我就提出這些問題,請教老師,老師聽了後,先帶我們到學校附近之溪谷,看見了清澈見底的河流,再帶我們到鳳山溪下游,我們看見的卻是一條佈滿垃圾而且有臭味的污水,使我們很想知道,乾淨的水,與受污染的水對動、植物有何影響。

「一」「試」搞定

延續國小五上自然水溶液酸鹼指示劑實驗,購買石蕊試紙時,意外接觸「廣用試紙」,才知道廣用試紙很好用!只用一張,就能知道水溶液的性質,還能檢測水溶液的pH值。但廣用試紙很貴!我們想要改善檢測水溶液性質時,必須使用紅、藍色石蕊試紙的缺點,經由一連串的實驗,我們發現: 1. 以紫色高麗菜汁製成的試紙,能改善石蕊試紙的缺點,只用一張,就可測得水溶液的性質。 2. 有些有色蔬果製成的酸鹼指示劑,顏色變化具有規律性,可以做出精準的蔬果酸鹼試紙,檢測不同pH值的水溶液。 3. 我們研發的蘋果試紙,具有天然環保、價格低廉、檢測準確、可自製的優點,可以改善紫色高麗菜不易取得及價格昂貴的缺點,讓水溶液酸鹼指示劑教學活動更有趣。

銅鏡

利用硝酸銀溶液潤洗容器,以斐林試劑和乙二醛反應產生銅,並使銅附著於容器壁,成功的產生銅鏡。以不同的試劑比例進行反應,發現斐林試劑和乙二醛試劑體積比四比一的效果最佳。潤洗用的硝酸銀溶液濃度,以0.040M~0.060M的效果較佳。在不同的溫度下,反應的速率與效果不同,在50℃下反應效果佳,反應時間也不至於太長。試了幾個做銅鏡的方法,結果漸入佳境。 銅鏡的吸收及反射光與銀鏡略有不同,主要在綠光到紫光的區域吸收與反射較大,黃光與橘光吸收與反射較小,有些色偏。 以銅為鏡,確實可以正衣冠,如果不太在意色偏的話!

揭開變色龍的神秘面紗

在酸鹼滴定反應中,我們經常利用指示劑的顏色變化來決定滴定終點,不同類型的酸鹼滴定,必須選用不同變色範圍的指示劑。雖然我們可以用肉眼判斷顏色的變化,進而求得指示劑大約的pKa 值,但誤差可能會很大。在本次研究中,我們利用光度計儀與pH 儀,針對指示劑在不同pH 值時,與某特定波長的吸收度變化關係,來正確求得其pKa 值,並得知指示劑在變色過程中所轉移出的氫離子數目。同時,我們亦針對課本中所描述的天然指示劑1,2(紫色甘藍菜、玫瑰花、老薑汁、波斯菊)去研究其變色特性。

金屬鍍銅?鍍的又好又快的方法

〝 哇塞!夜市地攤擺滿了閃亮耀眼的金筆,這闊老闆真是勇氣可嘉! 〞 我驚訝的大吼大叫。 〝 弟弟啊,你真是孤陋寡聞,那是鍍金成品。 〞 爸爸輕鬆的說!回到學校,我迫不及待的向鄰座林同學廣播昨夜新聞,只見她忙不迭地從頭髮上、衣服中、口袋、腰帶裡拿出一個比一個光亮的飾品:髮夾、手環、項鍊、腰帶夾等,炫耀的說: 〝 少呆了,你看! 〞 這下子面子可丟大了!反問她: 〝 你知道什麼叫做鍍金?要怎麼做才能輕鬆擁有 〝 黃金 〞 呢? 〞 這下子林同學也無法驕傲了!因為她也不知道! 回家後,看見姊姊又在做科展,姊姊是科展高手,曾經榮獲北市科展、全國科展,正準備參加亞太科展、國際科展等,使我十分羨慕。今年她研究的題目與電解有關,因此她很權威專業的解答了我的問題。隔天我很臭屁的把昨天學到的本領現學現賣、大吹一番!沒想到林同學居然說:”有本事做給我看”。是啊!從小我們就玩過許多實驗,有這麼多好的題目,豈可錯過!於是我們相邀! Go ─報名參加學校科展!

化學顯微實驗的新紀元

去年由課本高廢液量的電解電鍍實驗,我們已成功的減量至 1/28 及 1/400 倍劑量的自製小型電解電鍍槽(2.5ml),今年再以突破性的一~二滴 (0.05~0.1ml) 用量即可在短時間內,以省時、省資源的情況下做實驗,但我們每人架設一個放大鏡台觀察實驗還可以,多人同一組觀察則不易,所以我們最後向高難度挑戰:由學校已報廢的投影機內組件及顯微鏡自組出顯微投影機、自設螢幕及聚光散熱箱等,以『一滴溶液做電解電鍍的顯微投影實驗』放大到全組或全班均可看到的結果。最重要的是確實已達到『真正零廢液污染』的目標。

以top-down方法合成孔洞碳材應用於EDLC

能源轉換及儲存裝置是目前科學發展的趨勢,本研究嘗試以植物軀幹為原料或是樹脂為原料發展孔洞碳材,並應用於電雙層電容器充放電,本研究除了探討不同植物碳的電性差異並改良,也致力於尋找樹脂碳的最佳合成參數。 透過大量數據確立自製電路參數,用於鑑別碳材電性差異,確認甘蔗渣、椰子纖維碳都具有發展潛力。此外,酸前處理及鹼前處理則分別對合成所得甘蔗碳、椰子纖維碳充電有明顯提升電性的效能;在以酚甲醛樹脂為前驅物合成人造孔洞碳方面,確認沉澱pH值為pH6~7、重量比ZnO/PF=5~7、碳化溫度800℃所得碳材有較佳的電性效果。以0.1 g碳材封裝成電容經自製電路檢驗400秒內電性,得平均放電電量:鹼-椰碳超容為2660 mC,孔碳超容為3083 mC,商用電容則為3233 mC。

平衡因素之模擬與平衡定律式

於高中化學討綸液體蒸氣壓時,分子離開液面的速率,等於返回液面的速率時,是一種平衡狀態,化學反應的平衡,也是一種平衡伏態,但其平衡因素之決定及平衡定律式之關係,由課本所述的模型,我們無法十分真確的了解,環境、溫度、分子本身所擭致的動能,及低位能所具抽象平衡的觀念,如何會是決定平衡的因素。因此我們想設計一們其體而微,能模擬有關決定平衡因素的實驗,並做平衡定律式與濃度、分子間能量、溫度關係之研究探討。

蔬中求螢-蔬果中螢光物質的探討與應用

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。