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化學科

氫山氯化環保電解實驗

國中理化課程中,在學習以NaCl(aq)電解時,老師說:「電解濃NaCl(aq)時正極會產生Cl2(g),而電解稀NaCl(aq)卻不會產生Cl2(g),而是電解水產生的O2(g)。」在好奇心的驅使下,便開始著手研究到底這"稀"與"濃"的界線究竟在哪裡呢?然而,大量的Cl2(g)會造成實驗的危險與不便,於是,便想找出一種裝置,以行"微量"且"輕便"的電解。後來看了滴定實驗,引發了以1毫升的滴定吸管製作電解裝置的構想,並以此主題榮獲參加國立科學教育館所主辦的中學生科學專題研究研習營,獲得教授的肯定,認為這個裝置很特殊,不僅有創意而且很符合環保的要件,可以說是''創意環保電解''。得此鼓勵,更加強了研究有關電解的興趣,便開始探討氯化物的電解實驗。

利用電腦研究化學實驗

(ㄧ)電腦的特色之一是有很強的計算能力,運用於處理化學計量問題可節省不少人工計算時間。 (二)真正的擴散實驗常因氣體本身不易察覺,使實驗結果不令人滿意,若運用電腦的繪圖功能來模擬氣體分子擴散實驗,更容易觀察氣體分子擴散的過程及結果,以增加學習的效果。 (三)由電腦的繪圖功能來模擬滴定及電解,為了使畫面生動,活潑並可以減少實際實驗的操作時間,可提供作為預備實驗或沒有時間做實驗的同學作參考。 (四)金屬晶體堆集晶形多是立體結構,固大多數學習者在學習此一部份時,常因空間觀念不清或想像力不豐富而倍感困擾,尤其計算單位晶格時,更是頭痛!有鑑於此,吾人利用電腦動畫,將各種堆集晶形加以旋轉,使平面上的圖形,躍然動於螢光幕上,尤其切割晶格及計算過程,更使人一目了然。相信學習者看過之後,必能消除困擾而有所領悟。

「氯」化了沒?烏濕一把罩-探討氯化亞鐵和氯化鐵在課堂實驗的可行性

本研究以自製暗箱和arduino感測器全程監控雙氧水在各種條件下催化分解的反應,實驗主要分兩種模式: 一、 比色法定性分析顏色 溶液注射於比色管中→放至暗箱外→啟動計時器→觀察顏色和溫度→分析比較資料 二、 Arduino與暗箱定量分析濕度、透光度、溫度 溶液注射於比色管中→放至暗箱內外→啟動燈光→arduino監控視窗→讀取數據→分析資料 不同以往課堂實驗的二氧化錳催化及排水集氣法觀察雙氧水分解氧氣的實驗,經過本研究反覆測量和比較之後,結果顯示:氯化亞鐵和氯化鐵加上亞甲藍液可透過顏色、反應速率、溫度、濕度、質量和透光性等多元性質,讓同學更有感的理解雙氧水的催化分解反應,同時以少量藥品達到綠色化學的目的。

硫酸銅再深究

六年級上學期,老師曾給我們做過硫酸銅的沈澱,對它的模樣,我們一直不能忘懷,所以透過資料的搜集與實驗,以及老師的指導,對硫酸銅做深入探索與研究。

當我們「銅」在一起---螢光銅奈米團簇的合成及其性質之研究

以巰基苯甲酸異構物(對巰基苯甲酸、鄰巰基苯甲酸)與硝酸銅為反應物,巰基苯甲酸做為配位基與還原劑,採一鍋到底的方式,反應在70℃下30分鐘,可分別合成出粒徑大、分散性差黃色沉澱並有橘紅色螢光的銅奈米團簇與粒徑小、黑褐色澄清液體具有藍色螢光的銅奈米團簇。接著以自行設計的簡易螢光光譜儀分析,橘紅色螢光的最大放射波長為620奈米,在丙酮溶劑中,螢光增強,對pH值有依賴,並在鹽類、鹼性溶液中,非常不穩定,銅奈米團簇會分解,黃色沉澱與螢光消失;藍色螢光的最大放射波長為420奈米,在丙酮、酒精中,螢光增加,另外控制溶液的pH值4〜8與特定鹽類時,可使螢光強度增加,並且穩定性佳,未來具有做為金屬奈米螢光材料的潛能。

自然深共晶溶液製備、特性及其奈米科技應用

本研究首先探討自然深共晶溶液配置最佳化流程,測定密度並利用變異系數分析得知其穩定性,以及測量黏度隨溫度變化確定為剪切稀化流體。接下來,以其中一種自然深共晶溶液(lactic acid-glucose-H2O, LGH)當做還原劑製備金奈米粒子(LGH-AuNPs)。測試其抗鹽性,顯示LGH-AuNPs在高鹽度下不改變光學特性,未來可應用在高鹽度的實驗狀態下。在萃取應用方面,以LGH-AuNPs萃取溶在有機溶劑中之亞甲基藍,未來若提高LGH-AuNPs濃度,將有助於提高萃取效果。最後,利用LGH當做溶劑,以溶劑熱法所製備釩酸鉍光觸媒具備光降解效果(可見光照射180分鐘降解效率達到85%)。此外,在光觸媒製備清洗過程中,發現離心後上層液具有穩定的螢光特質,目前推測可能原因是溶劑熱法使LGH產生具有螢光性質之碳量子點。

五堵地區酸雨的成因與影響

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。

「鋁」戰「鋁」勝 --- 可撓式鋁電池的研究

本研究旨在製作可撓式鋁電池因應可撓式電子產品的發展。我們G1(第一代)電解液配方為pH=3氯化鋁-醋酸與醋酸鈉緩衝溶液,在G2(第二代)加上澱粉製成乾式電池,在電解液中加入石墨,但研究顯示電解液中的石墨粉不具夾層效果,鋁電池充電電壓2~5V,以最高5V進行充放電實驗。取碳粉與各種膠體製作可撓式導電布取代正極固體石墨棒,最佳正極改質配方為75%炭煙導電(紗)布,溶劑為透明漆。在負極鋁片上塗卵磷脂,藉由疏水性降低電極短路,可提高電壓並延長放電時間。電池在G3~G4代模組中發現單層宣紙隔離層效果最好,正極添加二氧化錳去極劑隔絕層可使電流提高2.3~4倍左右,目前G4模組可穩定放電8天以上,平均功率有2.5mw,估計電量有192mAh。

廚餘廢油的新生命

學生根據自己參加環保小尖兵的研習活動中,所學習到的知識並利用學校廚房中的廢油製造改良式的環保肥皂(如下圖一),本次的作品除了一般的肥皂之外,另外還加上天然的水果皮,如柳丁、檸檬及橘子,做成水果香味的香皂;加上米糠及苦茶粉做成的肥皂,這些肥皂主要是作於油膩物品的洗滌;有加上甲酸做成的消毒肥皂;有液體狀的肥皂膏;有肥皂粉末,也有加上自然香精做成用於清洗臉手皮膚的高級香精香皂。在這過程中,了解到廢物利用、理論的應用及推廣,如同美國教育學者杜威(Dewey)所說的做中學(Learning by doing.),因此環保肥皂除了在學校作為清洗廚房油膩的抹布及洗手台的肥皂外,更是分送學生家長及社區的禮物。

新發現!!!鉛樹最初形狀及其生長速率的探討

一般鉛樹的製造大多以鋅片與醋酸鉛、硝酸鉛溶液反應,而在顯微鏡下觀察它們在幾分鐘內反應後,鉛樹的形狀相似嗎?哪些條件才能長出鉛樹最初形狀?哪些因素會影響鉛樹最初形狀?哪些是產生鉛樹最初生長的最快速率條件?哪些因素會影響鉛樹最初生長速?在加入添加物(一些酸、鹼、鹽類)產生沈澱物下,能歸納出鉛樹最初生長速率的機制嗎?這種在顯微鏡下微量的動態觀察實驗,在教學上的教育價值如何?這些一連串的問題,給了我們專研此問題的動機。