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.
- Наведите руку на клетку. Откроется карточка: порядковый номер, атомная масса, период и группа, электроны по оболочкам, состояние при комнатной температуре и интересный факт.
- Сделайте щипок. Атом у вас в руке: ядро и электроны, бегущие по оболочкам.
- Отпустите в реакторе. Разожмите пальцы внутри кольца внизу. Короткий щипок — и атом прилетит туда сам.
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.
- 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.
- Пропорции важны. Четыре атома водорода и два атома кислорода дают две молекулы воды.
- 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.
- Металлы. Железо, медь, золото, натрий и другие складываются во фрагмент кристалла. Бледные атомы — соседи.
- Ионная решётка. Поваренная соль, хлорид калия, оксиды кальция и магния: у каждого иона подписан заряд, например Na⁺ и Cl⁻.
- 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.
- C₂H₆O. Этанол или диметиловый эфир.
- C₄H₁₀. Бутан или изобутан.
- C₆H₁₂O₆. Глюкоза или фруктоза.
- 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.
- Возьмите задание. M2 загадает вещество по названию, а вы соберёте его сами. Подсказка покажет формулу.
- Если застряли. Пока вещество не получилось, карточка подскажет, что можно собрать из атомов в реакторе и каких атомов не хватает.
- 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.