化學科

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。

許多人都說飲食習慣對身體影響甚大，因此本實驗想要從尿液檢體中的代謝體，探討其與生理機能的關聯性。本實驗利用質譜分析方式，利用丹磺醯衍生法標定尿液中所含的大量代謝物分子，比較不同個體及不同飲食習慣中代謝體數量與種類上的差異。 在研究後發現葷食菜單的代謝體數量會較素食菜單中多，且同時由於代謝體的種類與數量並無正相關，我們也將兩種不同飲食習慣代謝物進行標定，找出兩種類別中特有的代謝物，並比較分析出三種可能的代謝途徑：葷食菜單為 ”beta-Alanine metabolism”，而素食菜單則會對 ”Histidine metabolism”和 ”Pyrimidine metabolism”造成影響。未來可繼續運用此種分析方式，對各種食物進行分析及研究，分析出各種食物間對人體的利與弊。

在國中選修理化第三冊第二十一章溫度與反應速率的實驗中，我們利用硫沈澱遮蔽瓶底記號所需時間的長短來測量反應速率，但是加入鹽酸後的溫度，硫沈澱是否定量，以及曲線的描繪均含有相當比例的人為誤差，恰有同學學了電腦，就此問題請教老師，是否能以科技產物─電腦來增加實驗的精確性，於是在老師的指導下，我們作了下列的研究。

本研究是利用塑膠杯子為主體，中間利用鋁箔當介面，組裝一個簡易且可靠的測定溶液蒸氣壓並探討拉午耳定律偏差的裝置。我們測量了水、乙醇、氯仿、丙酮、苯、甲苯等六種純液體的蒸氣壓，並測量了(水＋乙醇)、(氯仿＋丙酮)、(苯＋甲苯)等兩成份系溶液的混合蒸氣壓。結果發現(水＋乙醇)的混合蒸氣壓以及(氯仿＋丙酮)的混合蒸氣壓都比理論值低了一些，此稱為負偏差溶液；(苯＋甲苯)的混合蒸氣壓與理論值差不多，較接近理想溶液。最後，我們還測量不同溫度下的蒸氣壓，並利用clausius－clapeyron equation求出 H? ；同時透過實驗，證實了拉午耳定律。

 抗藥性細菌的感染是日漸普遍的問題，常造成臨床上治療的困難。一氧化氮帶有不配對的電子，為具有高氧化活性的分子。本實驗希望直接藉由一氧化氮的氧化力殺死細菌，克服細菌抗藥性問題。人體組織受到細菌感染後，發炎組織環境呈現弱酸性。藉由此項特性，我們設計一能區分發炎與健康組織的酸鹼反應中空微球系統，以有效治療抗藥性細菌感染的問題。我們利用微流道系統製備以PLGA為球殼的中空微球結構；中空微球內部裝載DETA NONOate。經實驗發現，此一載體系統處於發炎酸性環境下，DETA NONOate會與氫離子反應產生一氧化氮撐破球殼並釋出，有效殺死抗藥性細菌；而在健康中性環境下，一氧化氮無法有效釋出，因此可以減低一氧化氮對健康組織的傷害及克服抗藥性問題。

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。

去年暑期科學營的活動有一個實驗是「 鋼與硝酸銀溶液的反應」，我在實驗的操作過程中，發現銅片上析出灰黑色的泥狀物質，此結果與實驗手冊上所述之「閃亮針狀的銀晶體」完全不同，為了探究其原因，便利用課餘時間進行以下的實驗。

本研究第一階段在尋找”能夠催化雙氧水反應的陽離子”，結果發現催化雙氧水效果較佳者：Fe2+＞Fe3+＞Cu2+，我們進一步討論並比較三者催化的過程與情形。第二階段為直接使用FeI3來催化（將催化效果佳的碘離子與鐵離子直接結合），但發現效果不佳；接著將FeCl3與KI混合催化，發現混合催化效果比單獨催化要好。第三階段的實驗我們把反應的量減少，不再使用課本所提的”排水集氣法”，改以量筒內加入反應物及清潔劑，直接拍照記錄反應情形，希望將實驗微量化與簡化，以期符合環保效益，並提供國中課程教材的另一選擇。

上學期開學時，小小氣象台由本班四位同學負責，其中雨量器要做觀察和記錄，在觀察過程中我們發現有時雨水好像很髒，會挾帶一些污黑的小顆粒。我記得曾聽人說雨水會像蒸餾水一樣乾淨，因為水自地面蒸發成水蒸氣，遇冷再降下來，怎麼會有不乾淨的顆粒呢？而且媽媽也說常淋雨會變成禿子。為什麼呢？我們就去請教老師，老師說：「因為雨水被空氣污染，形成酸雨；酸雨不只是使人掉髮，對其他動物、植物、建築物等都會造成危害。」 在大自然中，雨水對整個生態環境扮演一個重要而有助益的角色。我們常說「天降甘霖」，大地萬物需要雨水的滋潤，但是當老天不再下甘霖，而是降酸雨時，萬物將受到什麼樣的影響呢？為什麼甘霖會變成酸雨？酸雨到底是什麼？我們學校附近會有酸雨嗎？這一連串的“為什麼”，使我們興起研究的興趣。

本次實驗結合了高中的氧化還原及反應速率兩個章節，選擇在不同濃度以分光光度計測量較準確的吸光度，並且以過錳酸鉀滴定葡萄糖，求葡萄糖氧化過程中的準確級數。在實驗過程中，我們分別以濃度、溫度、催化劑為操縱變因，探討其對葡萄糖氧化還原速率的影響。 我們利用不同濃度下所測得的實驗數據來求出準確的反應速率定律式；並求出了在不同溫度下的反應速率常數。而本次實驗著重於溫度及催化劑的部分，我們選用了兩種不同的催化劑，分別為氯金酸及二氧化鈦，由於氯金酸的價格較昂貴，因此我們希望能找出氯金酸加二氧化鈦之間的最佳比例以節省金錢達到最佳的催化效果。由於本次的實驗，使我們對葡萄糖氧化還原之化學動力學有更深入的了解。