化學科

我們在自然課所學到鐵是屬於磁性物質，可以被磁鐵吸引，經過實驗得知，原來還有其他很弱的磁性的物質，比如水。所以我們設計一個實驗裝置，利用水的反磁性使水面產生凹陷的特殊效應(摩西效應)，漂流物會自動從固定位置慢慢移動靠近這個凹陷半徑，當漂流物的移動速度急遽加快時，表示漂流物進入凹陷半徑。藉由此數據推導出不同水溶液的凹陷半徑，可以知道在水分子內的一些微觀現象。

我們探討不同價數陽離子溶液與海藻酸鈉溶液來做結合成形，結果發現正二價離子效果最好，其中更以Ca2+較為穩定，而吸水度則以Co2+最佳。但二價離子中我們發現，氯化鎂溶液和海藻酸鈉溶液所形成的晶球不便觀察，故將氯化鎂不列入其他實驗當中。在實驗中我們發現，不同的溶液和不同的離液面高度，每一種晶球的直徑都會不同，但是重量卻不相差太多。將乾燥後晶球再行泡水一天。所呈現的海藻酸鈉晶球，已經跟原本的海藻酸鈉晶球不同，無法回復原本的型態。反向操作時，晶球的形狀得依照倒入溶液的方式來判斷形狀，所以反向操作形成的晶球為不規則形狀。而最佳的溫度條件則為20~30℃，但若要使晶球硬度最佳化則必須將晶球浸泡在離子溶液中90分鐘以上最好。

本研究主要是利用電化學電池的原理，探討不同種類金屬與混和金屬在不同電解液中所產生的穩定電流量，整合並分析電流量的差異，從中得出標準值，且透過修正實驗過程建立研究方法。實驗過程中，除測試純金屬片外，本組亦製作了四類(但其中一類不成功)相同成分不同比例的合金，進行電流測試。 從結果得知，金屬種類與合金比例的多寡在選用的電解液之下，大致呈現出一固定的線性關係，具有數學函數上的意義，則可根據此線性函數，作為測量某未知合金金屬所含有的成分比例之推論。總結上述，我們以純金、18k金、14k金的合金成分比例來做為佐證，同時將此研究方法，稱之為「現代驗金術」。

因具有鹽橋的鋅銅電池實驗上有電路較長、實驗成果較不明顯、資源浪費等問題，本研究探討各類取代方式以改進上述問題，以有鹽橋的鋅銅電池為對照組，實驗以各類半透膜（蛋膜、腸膜、硫酸紙、濾紙、玻璃紙、餐巾紙、不織布）取代鹽橋及果凍化電解液的電流電壓之變化；同時，也研究電極間距離、截面積，並討論果凍截面積對電池的影響。 本研究發現透過膠化效應能夠將濾紙變為硫酸紙，而硫酸紙結構改變，比濾紙有較佳實驗成果。在半透膜實驗上，發現腸膜、蛋膜及硫酸紙有離子交換通道，能使離子交換，除此之外，將電解液果凍化，可做為攜帶型的鋅銅電池，最後，可由半透膜及果凍化電解液取代鹽橋，具有更好的實驗結果，在教學展示能夠更為方便。

本研究旨在探討磁場對電鍍量的影響。實驗改變磁鐵形式、排列方式與方向、磁場距離、電解液離子價數等變因進行探討。結果發現馬蹄形磁鐵產生之磁場易干擾離子而使電鍍量減少；棒狀磁鐵依排列方式與方向不同而對電鍍結果產生不同影響。進行研究，宜用棒狀磁鐵。改變磁鐵位置及方向研究顯示電鍍結果受磁鐵位置及方向影響，磁場產生作用力與離子移動方向相反時，離子受干擾以致於電鍍量減少；反之，若方向相同時，則有利於電鍍生成。多數外加磁場無論方向為何，電流量多會增加。若磁場排列與方向會減少電鍍量者，磁場距離變近，將使電鍍量與電流量增加，反之則然。而陰陽離子之電荷乘積越大者，離子間靜電吸引力越強，電鍍量與電流量較小。然本研究發現：部分排列方式與方向變因其實驗結果之電流量與電鍍量關係相反，依本實驗設計無法探究原因，須再進一步深入探究。

本研究發現食品施加鐵鹽與魯米諾檢測液的螢光反應可直接測定攝氏150度烘培環境下梅納反應是否明顯發生，這套方式將可有助於食品工廠針對梅納反應的快速檢測。而藉由孟塞爾比色帖的比對則可間接判別梅納反應褐化的程度。不同風味的梅納反應需要不同種類的蛋白質和醣類的參與，有時甚至需要多種反應物共同作用。 海洋當中鐵鹽有助於梅納反應的進行，並且可以產生鐵錯合物，這有助於沉積物當中鐵和碳的固定以及汙染物質的去除。淡水河河口與北海岸的表層環境因為有機質的累積以及水體中所攜帶的鐵質，因此或許有可能可以發生天然的梅納反應。但這些有待後續研究做更多的驗證。

空氣，是生物不可或缺的，如何減少空氣污染淨化空氣是許多科學家努力之目標。我們結合構想與實際操作實驗的結果，製作出一個簡易且可以吸收大氣中主要污染源：二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的模型，所得之碳酸鈣，亦可做為防火建材、石膏……等。在實驗過程中，先找出吸收液的最佳種類、濃度，確立吸收液體後，分別以二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物作為實驗的主要氣體；並進一步得到廢氣對吸收液的最佳需求量。實驗結果顯示：氫氧化鋇吸收率最好，但我們則以石灰水為主，因氫氧化鈣方便取得，成本低。石灰水對二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物吸收的最佳濃度，結果是 0.6M、0.8M、0.9M 的石灰水吸收率最好。而 4300 ㏄的二氧化碳、6500 ㏄的二氧化硫對氫氧化鈣的需求量只要 1300 ㏄、1950 ㏄，如此一來，吸收液不會因過量而造成浪費。這些結果，將可作為一個參考，並可和我們的裝置相連結。

本實驗探討小球藻在不同變因下吸附Cu2+的能力，並比較活藻與死藻的吸附能力，控制變因包含接觸時間、Cu2+濃度及吸附劑(藻類)的克數。再將不同接觸時間代入動力學模型分析吸附行為。 結果發現，活藻與死藻吸附的最初5分鐘，吸附能力高達85%，而吸附能力甚至隨時間拉長而增加；金屬濃度及藻類克數變化也與吸附量呈正相關。在動力學模型方面，活藻在擬二級方程式有良好的線性關係，以擬二級動力學模型能解釋活藻的吸附行為；另外死藻在三種動力學方程式皆有良好的線性關係，適合解釋死藻對銅離子的吸附行為。而在等溫吸附模式，活藻與死藻在Langmuir、Freundlichz方程式皆有良好的線性關係，皆能解釋其吸附行為。

學到了水溶液酸鹼值，我們調查市售清潔用品，結果包裝未標示酸鹼值訊息，測量後發現酸鹼質都不同，只有一種品牌沐浴乳標示其pH值為5.5，肥皂的部分都沒有標示pH值。本研究利用三種製皂的方法在過程中加入酸液(檸檬汁)、調整鹼液，嘗試降低肥皂的pH值。同時，我們也探討自製的肥皂與油反應後的乳化程度及抗菌力是否有所差異。結果發現：(1)加入酸液比調整鹼液的方法更可以使肥皂pH值降低；(2)再生法加酸液製成的肥皂乳化程度最強，冷製法及熱製法製作的肥皂乳化程度較弱；(3)抗菌效果以熱製法調整鹼液為2:1且不加酸的肥皂最明顯，冷製法加入酸液的肥皂抗菌效果最差。(4)市售肥皂可以透過再生法，於重製時加入酸液，使肥皂pH值降低。

將不同濃度的氯化鈉溶液分別放在上下層，因濃度差發生擴散現象。正、負離子帶著相反的電荷，以不同的離子遷移速度進行同方向擴散，會形成正負離子電荷分布不均現象，引起各溶液界面薄層中出現電雙層，產生類似電化學氯化鈉電容。正負離子在溶液中遷移速度是不同的，Na+和 Cl-離子兩者電量相等，但是Na+離子半徑較小，在水溶液中Na+電荷密度大，離子水合半徑大，在水中移動的阻力愈大，所以Na+離子遷移速率比Cl-離子小。設計特殊八通道電極，在不同濃度氯化鈉水溶液擴散層，沿垂直方位擺置八個電極，連續偵測離子擴散電荷產生的電位差，由垂直方位電位值的變化趨勢，探討Na+和 Cl-離子擴散的運動模式，由實驗數據可觀測到微觀離子相對運動情形。