Химия · Виртуальная лаборатория

Таблица Менделеева и 3D-молекулы. Своими руками.

Перед вами все 118 элементов. Возьмите атом щипком, отнесите в реактор, и когда набор атомов совпадёт с настоящим веществом, они встанут в 3D-молекулу с верными углами связей. 86 веществ — от воды до кофеина.

  • 118элементов
  • 86веществ
  • 9групп

01 / 07Таблица Менделеева

Все 118 элементов — на расстоянии щипка.

Над сценой висит вся таблица Менделеева. Рамка каждой клетки окрашена в цвет её семейства: щелочные металлы, галогены, благородные газы и другие.

  1. Наведите руку на клетку. Откроется карточка: порядковый номер, атомная масса, период и группа, электроны по оболочкам, состояние при комнатной температуре и интересный факт.
  2. Сделайте щипок. Атом у вас в руке: ядро и электроны, бегущие по оболочкам.
  3. Отпустите в реакторе. Разожмите пальцы внутри кольца внизу. Короткий щипок — и атом прилетит туда сам.
Школьная химияХимия в вузеСамостоятельное изучение

02 / 073D-молекулы

Нужные атомы становятся настоящей молекулой.

Атомы плавают в реакторе, пока их набор не совпадёт с формулой вещества. Тогда они встают в его настоящую 3D-форму.

  1. Настоящая геометрия. Длины связей и углы между ними посчитаны химической программой RDKit, у самых простых молекул взяты справочные данные. Двойная связь — две палочки, тройная — три.
  2. Пропорции важны. Четыре атома водорода и два атома кислорода дают две молекулы воды.
  3. Рассмотрите со всех сторон. Возьмите молекулу щипком и поверните. Включите 3D по голове, и экран станет окном: двигаете головой — заглядываете за молекулу.

03 / 07Кристаллы и ионы

Металлы и соли складываются в решётку.

Не всё на свете состоит из молекул. Атомы одного металла образуют кусочек кристаллической решётки, а поваренная соль и оксиды — ионную решётку.

  1. Металлы. Железо, медь, золото, натрий и другие складываются во фрагмент кристалла. Бледные атомы — соседи.
  2. Ионная решётка. Поваренная соль, хлорид калия, оксиды кальция и магния: у каждого иона подписан заряд, например Na⁺ и Cl⁻.
  3. Небольшой фрагмент. Кристалл показан кусочком — этого достаточно, чтобы увидеть, как уложены атомы.

04 / 07Изомеры

Одна формула — разные вещества.

За некоторыми формулами прячется не одно вещество. M2 соберёт одно из них, а кнопка «Другой вариант» покажет следующее.

  1. C₂H₆O. Этанол или диметиловый эфир.
  2. C₄H₁₀. Бутан или изобутан.
  3. C₆H₁₂O₆. Глюкоза или фруктоза.
  4. Углерод. Графит или алмаз.

05 / 07Задания

Найдите, соберите, отметьте.

На панели сбоку — все 86 веществ по девяти группам. Каждое собранное вами отмечается галочкой, и браузер это запоминает.

  1. Возьмите задание. M2 загадает вещество по названию, а вы соберёте его сами. Подсказка покажет формулу.
  2. Если застряли. Пока вещество не получилось, карточка подскажет, что можно собрать из атомов в реакторе и каких атомов не хватает.
  3. Или посмотрите сборку. Нажмите на вещество в списке: атомы сами вылетят из своих клеток и соберут его.

06 / 07Что внутри

86 веществ — от водорода до кофеина.

Девять групп: от простых газов до молекул, которые есть в аптечке и на кухне.

Газы и неметаллы
H₂, O₂, озон O₃, N₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂, сера S₈, белый фосфор P₄, He, Ne, Ar
Углерод, кремний, металлы
графит, алмаз, кремний, Li, Na, K, Mg, Al, Ca, Fe, Cu, Zn, Ag, Au
Вода и оксиды
H₂O, H₂O₂, CO, CO₂, SO₂, SO₃, NO, NO₂, N₂O, кварц SiO₂, CaO, MgO, Fe₂O₃
Кислоты
HCl, HF, H₂S, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, H₂CO₃
Основания
NaOH, KOH, Ca(OH)₂, аммиак NH₃
Соли
NaCl, KCl, NaF, CaCO₃, Na₂CO₃, пищевая сода NaHCO₃, CuSO₄, CaSO₄, NH₄Cl
Углеводороды
метан, этан, пропан, бутан, изобутан, этилен, ацетилен, бензол, нафталин
Спирты, кислоты, сахара
метанол, этанол, диметиловый эфир, глицерин, формальдегид, ацетон, муравьиная и уксусная кислоты, глюкоза, фруктоза
Молекулы жизни и быта
мочевина, глицин, молочная кислота, ванилин, аспирин, витамин C, кофеин

07 / 07Вопросы

Вопросы и ответы.

В M2 есть вся таблица Менделеева?

Да, все 118 элементов. Наведите руку на клетку, и откроется карточка: порядковый номер, атомная масса, период и группа, электроны по оболочкам, состояние при комнатной температуре и короткий факт. Данные об элементах — по IUPAC.

Насколько точны 3D-модели молекул?

Длины и углы связей посчитаны программой RDKit (построение конформаций ETKDG и силовое поле MMFF), у самых простых молекул — по справочным данным. Двойные и тройные связи нарисованы двумя и тремя палочками.

M2 моделирует химические реакции?

Пока нет. Вещество получается, когда в реакторе ровно нужные атомы: M2 показывает состав и пространственное строение, а не ход реакции.

Какие вещества можно собрать?

86 веществ в девяти группах: газы и неметаллы; углерод, кремний и металлы; вода и оксиды; кислоты; основания; соли; углеводороды; спирты, кислоты и сахара; молекулы жизни и быта — глицин, аспирин, витамин C, кофеин и другие.

Подходит ли это для урока химии в школе?

Да. M2 работает в браузере на компьютерах, которые уже есть в школе, с обычной веб-камерой. В задании ученик собирает вещество по названию, а подсказка показывает формулу. Начать можно с пилота в одном классе.

Нужен ли VR-шлем?

Нет. Достаточно компьютера или ноутбука с веб-камерой и Chrome или другого браузера на его основе, например Яндекс Браузера. Устанавливать ничего не нужно, а видео с камеры не покидает ваше устройство.

Для школ и вузов

Лаборатория — на ваших уроках химии.

M2 работает в браузере на компьютерах, которые у вас уже есть. Начните с пилота в одном классе и закажите модели под свой курс — видеть их будет только ваше учебное заведение.