化學教室活動：利用化學平板探索電解 (Exploring Electrolysis using ChemPad)
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
實驗介紹
在此教室活動中，你將使用事先製作完成的化學平板（ChemPad），進行有趣的電解實驗。利用化學平板，及不同材質的電解筆，於水彩紙（或不織布）上，噴上電解液和酸鹼指示劑，即可在課堂上進行一系列的氧化還原反應、酸鹼中和及錯合反應等典型的化學實驗。化學平板可多次重複使用、藥品減量達95%以上，符合綠色環保的原則。
火藥 (Gunpowder)
臺北市立第一女子高級中學二年級郭笛萱
火藥的起源
在戰國時期時，有許多煉丹士在製作常生不老藥，他們認為將一些不會腐敗的物質製做成藥丸給人食用，人體可以吸取其不腐不壞的特質而達到長生不老，而這些藥丸的成分有黃金、白銀等礦石。晉代道士葛洪《抱樸子•仙藥篇》記載其用雄黃、硝石、豬大腸油和松脂煉丹藥。雄黃中有大量的硫，硝石是強氧化劑，豬大腸油和松脂中含有碳，而硫、硝、碳是火藥的基本成份，這就是最早的火藥。
火藥爆炸原理
火藥爆炸的過程是一種氧化還原反應。當火藥中的混合物被點火燃燒後，鞭炮內迅速發生氧化還原反應，放出大量的熱，且因為鞭炮內粒子運動速度加快，又受限於火藥被紙、布或皮包裹住，所以壓力大大增加，外殼無法支撐便發生爆炸，而氣體產生的壓力則推動空氣發出巨大聲響，其聲響可超過120分貝，會對人的聽力造成傷害。
量子點（Quantum Dots）
臺北市立第一女子高級中學二年級高廷瑋/臺北市立第一女子高級中學化學科許名智老師
量子點簡介
量子點是準零維的奈米材料，由少量的原子所構成。粗略地說，量子點三個維度的尺寸都在100奈米以下，外觀恰似一極小的點狀物，其內部電子在各方向上的運動都受到侷限，所以量子侷限效應（quantum confinement effect）特別顯著。由於量子侷限效應會導致類似原子的不連續電子能階結構，因此量子點又被稱為「人造原子」（artificial atom）。
量子點定義
若要嚴格定義量子點，則必須由量子力學出發。電子具有粒子性與波動性，而電子的物質波特性取決於其費米波長。在一般塊材中，電子的波長遠小於塊材尺寸，因此量子侷限效應不顯著。如果將某一個維度的尺寸縮到小於一個波長，此時電子只能在另外兩個維度所構成的二維空間中自由運動，這樣的系統我們稱為量子井（quantum well）；如果我們再將另一個維度的尺寸縮到小於一個波長，則電子只能在一維方向上運動，我們稱為量子線（quantum wire）；當三個維度的尺寸都縮小到一個波長以下時，即成為量子點（quantum dot）。
超細保溫隔熱纖維與溫度調節纖維（PrimaLoft：Thermal Insulation Microfiber and Outlast：Temperature Regulating Fiber）
臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師
PrimaLoft：超細保溫隔熱纖維（Thermal Insulation Microfiber）
PrimaLoft是一種拒水性超柔軟的超細纖維，它質量輕，具有羽絨纖維般的柔軟和溫暖的觸感。這種纖維是美國Al-bany International公司受軍方委託而研發生產的，這種羽絨的替代品在潮濕後也能很快乾燥，並且在潮濕的情況下也可保溫，PrimaLoft在潮濕的狀態下仍保有96％的保暖效果。製作PrimaLoft的線紗是100％的聚酯類纖維或45％的聚酯類纖維與55％美麗諾羊毛（merino wool）混合而成。
它的設計概念來自於大自然中最保暖的羽絨。PrimaLoft是人類師法自然另一傑作，它模仿羽絨的組織結構，利用粗中空纖維當骨幹，並將細中空纖維合成纏繞在粗骨幹上面，產生如羽絨般的樹狀結構，由於它的中空纖維極細、極複雜，這樣的組織結構使整塊PrimaLoft中有著數量極多、且比水分子還小的氣室，這些氣室能保留住身體散發出的熱量，又有著高度的撥水性，因此具有防水保暖的功能。
相變化材料 (phase-change material (PCM))
臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師
相變化材料 (phase-change material (PCM)) 為一種具有高熔化熱的物質，它具有儲存或釋放大量能量的能力。它在特定的溫度時熔化或固化，藉由物質狀態的改變來吸收或釋放熱能。例如：以醋酸鈉為材質的暖暖包(Heating pad)，當醋酸鈉溶液結晶時，熱量就會釋出，使人感到暖和。
特性與分類
相變化材料潛熱的儲存有：固相變固相、固相變液相、固相變氣相及液相變氣相等方式，然而只有固相變液相是有實際應用價值的。液相變氣相的改變，因其體積變化量太大，並產生高壓，而沒有實際應用價值。其它如固相變固相，也因反應慢且潛熱小，亦無應用價值。
相變化材料物質在吸收熱能的過程中，其溫度並沒有明顯的升高，但當其外在環境溫度降低時，相變化材料固化就能放出潛熱。可當相變化材料的物質種類繁多，其溫度範圍可從－5 oC一直到190 oC。在人類最感舒適的溫度20~30 oC範圍內，相變化材料的應用效果很令人滿意。相變化材料其單位體積的能量儲存量是一般傳統儲熱物質如：水、磚石 (masonry) 或岩石 (rock) 的5到14倍。
微型反應器（Microreactor）
國立臺灣師範大學化學系梁家榮博士班二年級
從十八、十九世紀以來，在實驗室裡進行的化學反應多是在圓底瓶、燒杯等器材中產生化學變化。直至今日，仍然是以這類的玻璃儀器設備，為實驗室中最常使用到的實驗器材。但是在近二十年來，發展出一種新的技術被稱之為微型反應器 。（microreactor）這樣的設備可以只利用非常少量的反應物與試劑，在小於一釐米的微型通道中以高速混合的方式注入，使熱傳（heat transfer）和質傳（mass transfer）都能有相當好的表現。微型反應器的通道通常為微米等級的寬度居多，反應時間也可以控制到微秒的時間。相較於在傳統的反應瓶中，可以更靠近分子等級的反應大小及時間，在進行模擬生物體環境中的化學反應時，能更精準的測量反應速率和時間。並且在這樣非常精密的系統中，仍然可以完成許多種不同功用的實驗，例如：同時或分段注入多種化學試劑進行反應、快速進行溶劑之間的交換、精準的改變各反應區段的高低溫度、縮短反應時間並在微秒等級的時間內淬熄（quench）終止反應。
圖一、玻璃製微型反應器
鋁熱反應 （Thermite reaction）
國立臺灣師範大學化學系四年級柳向芳
(一) 發現
「德國化學家Hans Goldschmidt」當初致力於在不使用碳的情形下進行冶煉得到純的金屬，在這過程中於1893年發現到金屬氧化物粉末和鋁粉摻雜後得到的混和物應用在不含碳的金屬(carbon-free metal)時，經由反應可以得到少量純的熔融鐵。
這個方法的發現恰好可以用來解決當時候鐵軌不安全的問題。在過去鐵軌和鐵軌之間是以螺母、螺栓以及角鋼連接在一起，所以火車行走時會聽到”喀拉-喀拉”的聲響，這種連接方式會因為天氣的變化會使得連接處膨脹或收縮，再加上火車輪子經過時的撞擊，導致螺母鬆脫也可能使得鐵軌開列最終斷裂。因此Goldschmidt將他所發現的鋁熱反應藉由能將兩塊金屬接合的這個特性運用在鐵軌上，並將用來焊接的物質稱作「Thermit®」，之後的鐵路公司便開始利用Thermit®使軌道更安全、舒適以及行走上更快速。
(二) Thermite reaction簡介
Thermite是一個由金屬粉末及金屬氧化物所構成的煙火組成(pyrotechnic composition)產生放熱的氧化還原反應，此反應稱為thermite reaction。若鋁作為還原劑，則稱為「鋁熱反應(aluminothermic reaction)」。Thermite的組成有很多種，常見的還原劑為鋁，氧化劑有三氧化二硼、二氧化矽、三氧化二鉻、二氧化錳、三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銅和四氧化三鉛等。
高分子纖維（Fiber of polymers）
臺北市立第一女子高級中學二年級朱韻伃
高分子纖維這個名詞或許聽起來很陌生，或許看起來很毒，但它已經悄悄地在業界竄紅，悄悄地滲入我們的日常生或中。現在，就讓我們來簡單地了解高分子纖維與其製作的方式。
大多數纖維是用於紡織工業上。傳統的纖維如棉、麻是來自動物或植物，後來進一步發展出石油化學製成的纖維或石化與天然纖維兩者混紡。而近年來，高分子纖維則廣受歡迎。纖維高分子材料能抽拉成小長度比直徑的長絲，因為本身的化學特性與抽絲過程，使它具有高的拉伸強度及耐磨耗的能力。另外，高分子材料具有極高的可塑性，可以藉由抽絲時參數的改變，填加物的添加與聚合度等等的改變，輕易的改變它的特性。
超臨界流體之應用（Supercritical Fluid Applications）
臺北市立第一女子高級中學一年級梁懿貴
氣體可藉由加壓使其液化，氣體的溫度越高，所需的壓力也就會越大。但是當氣體的溫度到達一定的程度時，會出現任何壓力都沒辦法使氣體液化的現象，而此液化的上限溫度稱為臨界溫度。在此臨界溫度下，使氣體液化的最低壓力則稱為臨界壓力。當流體的壓力與溫度都高於臨界溫度與臨界壓力時，會呈現一種無法區分液體、氣體的物質狀態，稱為超臨界流體（Supercritical Fluid）。
超臨界流體的密度一般都介於0.1到1.0g/ml之間，其物理性質界於氣、液相間，具有氣體的可壓縮性和高擴散性，及液體的流動性和溶解能力，並兼具低黏度、低表面張力的特性，因此容易滲入到多孔性組織中。除此之外，當流體接近臨界點時，微小的溫度或壓力變化都可使密度產生改變，使得超臨界流體具有可被微調的特性。而其化學性質則異於其氣、液相，例如二氧化碳在氣體狀態下並不具有萃取能力，但當進入超臨界狀態後，卻具有溶解有機物的能力。
資料提供｜大愛電視台
資料整理｜臺大跨科際對話平臺
大愛二台HD頻道節目【地球證詞】，MOD99台，是以紀錄片與導讀結合而成的訪談節目，每集播出共一個半小時，前一小時為國際紀錄片，後半小時為來賓專訪導讀。期待透過國際寬廣視野和在地關懷，提供觀眾不同的視野與高度。播出時間為6月11日至26日週一與週二的下午4：00-5：30。
教育部【科學人文跨科際人才培育計畫】（簡稱SHS）主持人陳竹亭表示，SHS計畫冀能培養學生跨科際思維，帶領學生面對世界的挑戰。因此也很鼓勵師生多了解國際間各種領域關注的大事，再從中以不同角度思考解決這些問題方式。
陳竹亭日前也受邀參與錄影，主題是導讀英國BBC一系列關於自然科學的紀錄片History of Science其中的What is the world made of單元，順著歷史脈絡帶領觀眾歷經「鍊金術到現代」的轉變，紀錄化學對於物質觀點的科學史。
節目名稱：地球證詞
節目主題：What is the world made of
節目來賓：教育部SHS科學人文跨科際人才培養計畫主持人陳竹亭教授
首播時段：2012年6月12日（二）下午4：00-5：30（前一個小時為紀錄片播放，後半小時為陳竹亭教授導讀）
重播時段：2012年6月12日（二）下午10：30-12：00（前一個小時為紀錄片播放，後半小時為陳竹亭教授導讀）