Пристрій – об’ємна модель періодичної системи хімічних елементів “хімічний граф-матриця (трансформер) костигіна в.о. – ващенка в.м.”

Реферат: Пристрій призначений для демонстрації хімічних властивостей періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва і може бути використаний як її розвиток в учбовому процесі, науково-технічних дослідженнях, різного роду презентаціях. Новим в корисній моделі є те, що вона оснащена шарнірною віссю, на якій, сполучені пошарово щодо періодів, кріпляться кубічні елементи з можливістю обертання їх навколо шарнірної осі. UA 84806 U (12) UA 84806 U UA 84806 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується пристроїв, призначених для демонстрації властивостей хімічних елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва, також може бути використана в учбовому процесі, науково-технічних дослідженнях, різного роду презентаціях. Відомі численні приклади об'ємних моделей хімічних елементів (www.meta-synthesis.com), наприклад, модель періодичної таблиці хімічних елементів Д.І. Менделєєва Теодора Бенфейя, представлена у вигляді спіральної моделі періодичної таблиці хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Полюсний спосіб формування таблиці елементів, що включає розташування елементів в порядку зростання атомної ваги, елементи розташовані на спіралі - орбіти, величина якої визначається радіусом нульової орбіти і порядковим номером орбіти, число елементів на орбіті залежить від розмірів орбіти і порядковим номером елементу, півкулі таблиці розташовані симетрично (заявка на винахід № 2007142923/15, 22.11.2007, RU). Основні недоліки даних моделей - відсутність інформації по властивостях ще невідкритих елементів, відсутня інформація про кінець таблиці, немає зв'язку актиноїдів і лантаноїдів з рештою елементів. Найбільш близькою теоретичною розробкою пристрою - об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів - є об'ємна модель системи Костигіна В.О. (Вісник ЧДТУ, 2003 № 1, С. 103-108, і "Україна, Міністерство освіти і науки Україні. Державній департамент інтелектуальної власності. Свідоцтво на реєстрацію авторського права на твір № 35185"). Суть побудови об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів системи Костигіна В.О наступна. Кожен хімічний елемент позначається об'ємною частиною - кубиком - і відповідно до електронної структури елементів будується просторова модель системи елементів Д.І. Менделєєва. Практично дана побудова є об'ємним графом (матрицею) аналітичного вирішення рівняння Шредінгера. 1 2 Перший період складають елементи водень і гелій, їх електронна структура: Is і Is (електронна структура всіх елементів узята з книги - Дж. Кэмбел. Современная общая химия. Т. 1-3. Москва, 1975 г). Другий період складають Li, Be, s-елементи і В, С, N, О, F, Ne, - релементи, третій період Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar. s-елементи розташовуються під sелементами, a p-елементи - під р-елементами. При побудові 4-го періоду, при переході до dелементів відбувається "злам" убік, потім при переході до р-елементів 4-го періоду Ga, Ge, As, Se, Br, Kr знов злам; ці елементи розташовуються паралельно р-елементам 2-го і 3-го періодів. Аналогічно 4-у періоду заповнюється 5-й період. У шостому періоді присутні лантаноїди, які прямують в ту ж сторону, що і р-елементи. Але, починаючи з лантаноїдів, з'являються деякі нові особливості. По-перше, лантаноїди утворюють петлю, перше плече петлі складають елементи: La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd; після чого друге плече петлі складають наступні елементи: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu; по-друге, утворюються клітки з двома елементами: La/Ce і Hf/Lu. Сьомий (незавершений) період містить актиноїди, які розташовуються під лантаноїдами, утворюючи подібну ж петлю, тобто Ас поєднується з Th, злам петлі проходить на елементах Cm і Bk, a Lr знаходиться в одній клітці з Ku. Восьмий і дев'ятий періоди характеризуються новим класом елементів: g-елементи (18 елементів). Вони утворюють петлю паралельно d-елементом, суміщених пар елементів з fелементами чотири, тобто вісім суміщених елементів. Десятий і одинадцятий періоди містять по 22 h-елементів, вони утворюють складну петлю паралельно f-елементом, "перетинаючись" з g-елементами, всього шість пар "подвійних" елементів. Дванадцятий і тринадцятий періоди несуть в собі по 26 і-елементів, які заповнюють внутрішні осередки, що все залишилися, між f, d, p-елементами: після цього нові класи елементів неможливо розташовувати в даній побудові матриці-графа. Виходить наступна картина: об'ємна модель періодичної системи хімічних елементів за системою Костигіна В.О. містить 558 елементів, складається з 13-ти періодів. Основний недолік даної моделі в тому, що вона представлена у вигляді монолітного тіла, в результаті внутрішні елементи не видно і недоступно для аналізу. У основу корисної моделі поставлено завдання - удосконалення конструкції об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів шляхом створення пристрою - моделі, в якій кожний елемент створює пошарово з допомогою кубічних тіл, кожен з яких символізує хімічний елемент, дозволяє наочно демонструвати інформацію про хімічні елементи періодичної системи, значно скоротивши час отримання інформації про властивості хімічних елементів. Поставлене завдання досягається тим, що пристрій - об'ємна модель періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М.", виконана у вигляді об'ємного графа, який складається з геометричних тіл кубічної форми кожне 1 UA 84806 U 5 10 15 20 25 30 35 з яких символізує певний хімічний елемент і які взаємно розташовані відповідно до фізикохімічних властивостей і зв'язків хімічних елементів, додатково оснащено шарнірною віссю, на якій кріпляться площини-періоди що складаються з кубічних тіл, символізуючи певний хімічний елемент, з можливістю обертання цих площин-періодів навколо осі. На фіг. 1 приведено зовнішній вигляд пристрою - об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М.". На фіг. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 представлені внутрішні зрізи, тобто площиниперіоди пристрою об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів "Хімічний графматриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М.". Пристрій - об'ємна модель періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М." складається з кубічних елементів на межі яких нанесена інформація про фізико-хімічні властивості елементів, які сполучені у вигляді площинперіодів 1, через які проходить шарнірна вісь 2, яка сполучена з п'єдесталом моделі 3. Місце установки шарнірної осі 2 довільне, але переважно 2-а підгрупа (лужно-земельні елементи). Використання об'ємної пристрою - моделі періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М." полягає в наступному - в зібраному вигляді ми отримуємо інформацію про властивості елементів, так звані s-елементів, р-елементів, d-елементів, f-елементів, g-елементів, h-елементів, і-елементів; при обертанні площин-періодів 1 навколо шарнірної осі 2 міняється точка огляду зовнішніх площин моделі, що дозволяє проводити зіставлення фізико-хімічних властивостей хімічних елементів, як вже відкритих, не таких ще відкритих, при цьому швидкість отримання потрібної інформації збільшується. Приклад конкретного виконання. На фіг. 1 представлено пристрій - об'ємна модель періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М" виконане з полихлорвинила з нанесеними на відповідні площини символами хімічних елементів, і символи класів елементів: f, g, h, i. Висота моделі 39 см, довжина 44 см, ширина 32 см. Кубик-елемент мас розміри: висота - 3 см, довжина - 4 см, ширина - 4 см. Позитивний ефект використання пристрою - об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М" в учбовому процесі, науково-технічних застосуваннях і різних презентаціях полягає в отриманні повнішої інформації про фізико-хімічні властивості елементів, їх зв'язків між собою, прогнозуванні інформації про властивості ще невідкритих елеменів, дає інформацію про граничне число елементів в природі, яке дорівнює числу - 558. Лантаноїди і актиноїди знаходяться в тісному зв'язку з іншими елементами, положення атома водню точно визначене, він знаходиться в першій групі 1-го періоду. На підставі інформації, яку можна отримати з пристрою - об'ємної моделі періодичної системи хімічних елементів "Хімічний граф-матриця (трансформер) Костигіна В.О. - Ващенка В.М" про властивості відомих елементів, можна прогнозувати властивості ще невідкритих елементів так званого "острова надважких стабільних елементів". 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Пристрій - об'ємна модель періодичної системи хімічних елементів, виконана у вигляді об'ємного графа, який складається з геометричних тіл кубічної форми, кожне з яких символізує певний хімічний елемент і які взаємно розташовані відповідно до фізико-хімічних властивостей і зв'язків хімічних елементів, який відрізняється тим, що оснащений шарнірною віссю, на якій кріпляться площини-періоди, що складаються з кубічних тіл, символізуючих певний хімічний елемент, з можливістю обертання цих площин-періодів навколо осі. 2 UA 84806 U 3 UA 84806 U 4 UA 84806 U 5 UA 84806 U 6 UA 84806 U 7 UA 84806 U 8 UA 84806 U 9 UA 84806 U 10 UA 84806 U 11 UA 84806 U 12 UA 84806 U 13 UA 84806 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14