JP3303206B2 - Molecular model that can visually recognize molecular motion - Google Patents
Molecular model that can visually recognize molecular motionInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は分子模型に関するも
のであり、特に分子、原子振動の様子を知覚でき、且つ
分子、原子レベルでの組み替えを容易に知覚することの
できる分子運動を視覚認識できる分子模型に係るもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molecular model, and more particularly to a molecular model capable of visually recognizing the state of vibration of a molecule or an atom and of recognizing a molecular motion which can easily be perceived at a molecular or atomic level. It relates to a molecular model.
【0002】[0002]
【発明の背景】従来、教育機関、学会等において分子構
造を説明するにあたっては、構成原子の相互位置関係を
表した種々の分子模型が用いられている。しかし、既存
の分子模型はその構造上、分子を構成する各原子間の距
離は常に固定されたものであった。もちろん、特公平6
−87186号「水素原子に磁石を用いた分子模型」に
開示された分子模型のように、炭素原子の四面体構造を
保ったまま無数のいろいろな立体的な形をとることがで
きるように工夫されたものも提案されており、これによ
れば例えばペンタン分子CH3 −CH2 −CH2 −CH
2 −CH3 における、C−Cの単結合の回転を表現でき
るようになっている。2. Description of the Related Art Conventionally, in describing molecular structures in educational institutions, academic societies, etc., various molecular models representing the mutual positional relationship of constituent atoms have been used. However, in the existing molecular model, the distance between atoms constituting the molecule was always fixed due to its structure. Of course, Tokuho 6
Like the molecular model disclosed in -87186 "Molecular model using magnet for hydrogen atom", it is possible to take countless various three-dimensional shapes while maintaining the tetrahedral structure of carbon atoms. Have been proposed, according to which, for example, the pentane molecule CH 3 —CH 2 —CH 2 —CH
In 2 -CH 3, and to be able to express the rotation of the single bonds of C-C.
【0003】しかし上述の分子模型であっても、結合し
た原子間の距離についてはやはり固定されたものであっ
て、例えば固体振動として原子レベルの振動(フォノ
ン)や、分子レベルでのDNA振動の様子を表現できる
分子模型は存在しなかった。However, even in the above-described molecular model, the distance between the bonded atoms is still fixed, and, for example, vibrations at the atomic level (phonons) as solid vibrations or DNA vibrations at the molecular level. There was no molecular model that could express the situation.
【0004】[0004]
【解決を試みた技術課題】本発明はこのような背景を認
識してなされたものであって、分子振動の様子を知覚す
ることのできる新規な分子運動を視覚認識できる分子模
型の開発を技術課題としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such background, and has been developed to develop a molecular model capable of visually recognizing a novel molecular motion capable of perceiving the state of molecular vibration. It was an issue.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】すなわち請求項1記載の
分子運動を視覚認識できる分子模型は、分子を構成する
原子の結合状態を、原子模型要素と、弾性部材を含んだ
結合軌道模型要素とを組み合わせることによって、視覚
的あるいは象徴的に再現することにより分子構造を知覚
できるようにした視覚器具において、前記原子模型要素
の質量は原子毎に原子量に比例した値とするものであ
り、また前記結合軌道模型要素はバネを含んで成り、且
つこのバネの形態及びバネ定数は結合の種類及び強さに
応じたものであるとともに、σ結合、イオン結合及びπ
結合を、化学結合の種類に応じて線材の一部をコイル状
またはループ状のいずれか一方または双方に加工するこ
とよって表現するものであり、前記結合軌道模型要素
と、原子模型要素とは、着脱自在に圧嵌めされることを
特徴として成るものである。この発明によれば、複雑な
構造の分子であっても容易に構成することができ、更に
分子レベルでの遺伝子の折り畳み操作の動き等のシミュ
レーションを容易に行うことができる。また各原子間の
距離が変化する分子振動の様子を知覚することができ
る。また学結合の種類に対応した原子挙動を表現するこ
とができ、更に結合軌道模型要素を複数種用いた場合に
は更に原子挙動を繊細に表現することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a molecular model capable of visually recognizing molecular motion, wherein a bonding state of atoms constituting a molecule is determined by an atomic model element and a coupled orbital model element including an elastic member. In a visual instrument that allows the molecular structure to be perceived by reproducing visually or symbolically by combining, the mass of the atomic model element is a value proportional to the atomic weight for each atom, and bonding orbital model element comprises a spring, and form and the spring constant of the spring der ones according to the type and strength of binding Rutotomoni, sigma bonds, ionic bonds and π
A part of the wire is coiled according to the type of chemical bond.
Or processing into one or both loops
The bond orbital model element and the atomic model element are detachably press-fitted. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a molecule of a complicated structure, it can be comprised easily, Furthermore, the simulation of the movement of the folding operation of a gene on a molecular level can be easily performed. In addition, the state of molecular vibration in which the distance between atoms changes can be perceived. In addition , it is possible to represent the atomic behavior corresponding to the type of chemical bond, and furthermore, it is possible to more delicately represent the atomic behavior when a plurality of types of bond orbital model elements are used.
【0006】また請求項2記載の分子運動を視覚認識で
きる分子模型は、前記要件に加え、前記結合軌道模型要
素における結合部は、コイル状、ループ状またはV字状
のうち、一または複数の形態が選択されるものであり、
且つこの結合部は複数を重ねた状態で原子模型要素にお
ける同一の穴に圧嵌め可能とすることで、多重結合を表
現できるようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、結合軌道模型要素を複数種用いるこ
とが可能となって複数種の結合による多重結合が表現で
きるため、原子挙動を繊細に表現することができる。そ
してこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記
課題の解決が図られる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a molecular model capable of visually recognizing molecular motion, in addition to the above-mentioned requirements, a coupling portion in the coupled orbital model element is formed in a coil shape, a loop shape or a V shape.
Of which , one or more forms are selected,
In addition, the connecting portion is characterized in that a plurality of connecting portions can be press-fitted into the same hole in the atomic model element so that multiple bonding can be expressed.
According to the present invention, a plurality of types of bond orbital model elements can be used, and multiple bonds due to a plurality of types of bonds can be expressed, so that atomic behavior can be delicately expressed. The problem is solved by using the configuration of the invention described in each of the claims.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下本発明の分子運動を視覚認識
できる分子模型について図面を用いて説明する。図中符
号(1)は分子運動を視覚認識できる分子模型であり、
このものは原子模型要素(2)と、結合軌道模型要素
(3)とを組み合わせることで、不特定多数の分子を視
覚的あるいは象徴的に再現するものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A molecular model of the present invention capable of visually recognizing molecular motion will be described below with reference to the drawings. The symbol (1) in the figure is a molecular model that can visually recognize molecular motion.
This device visually or symbolically reproduces an unspecified number of molecules by combining an atomic model element (2) and a bond orbital model element (3).
【0008】前記原子模型要素(2)は図3に示すよう
に、一例として適宜の合成樹脂を原料として成る球体で
あって、球の中心から仮想形成した六面体または十二面
体のそれぞれの面に対して垂直に、後述する結合軌道模
型要素(3)における結合部(6)を受け入れるための
穴(5)を穿設して成る。この穴(5)は一例として図
3(a)、(b)に示すように原子模型要素(2)の表
面を円筒状にくり抜いた様な形態とするが、この他、中
ぐり加工等によって図3(c)に示すように穴(5)の
奥部が入口部よりも広がった円錐台状等に形成すること
もできる。As shown in FIG. 3, the atomic model element (2) is, for example, a sphere made of an appropriate synthetic resin as a raw material, and is formed on a hexahedron or a dodecahedron virtually formed from the center of the sphere. Perpendicularly to this, a hole (5) for receiving a connecting portion (6) in a connecting orbital model element (3) described later is formed. This hole (5) has a form in which the surface of the atomic model element (2) is hollowed out as an example as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). As shown in FIG. 3 (c), the hole (5) may be formed in a truncated cone shape in which the inner part is wider than the inlet part.
【0009】また原子模型要素(2)の質量は、元素毎
に原子量に比例した値とするものであって、例えば、炭
素原子模型要素(2C)の質量を12gとすると、水素
原子模型要素(2H)の質量は1gとなる。そしてこの
原子模型要素(2)の内部には、質量を調節するための
質量調節体(4)を必要に応じて具えるものであり、質
量を増加する場合には原子模型要素(2)の形成時に
鉛、砂、等の物質を質量調節体(4)として合成樹脂に
混入する。一方、原子模型要素(2)の質量を減少した
い場合には、マイクロカプセル等の中空体を質量調節体
(4)として合成樹脂に混入するものとする。The mass of the atomic model element (2) is a value proportional to the atomic weight of each element. For example, if the mass of the carbon atom model element (2C) is 12 g, the hydrogen atom model element (2) 2H) has a mass of 1 g. A mass adjuster (4) for adjusting the mass is provided inside the atomic model element (2) as necessary, and when the mass is increased, the mass of the atomic model element (2) is reduced. At the time of formation, a substance such as lead, sand, or the like is mixed into the synthetic resin as a mass regulator (4). On the other hand, when it is desired to reduce the mass of the atomic model element (2), a hollow body such as a microcapsule is mixed into the synthetic resin as the mass regulator (4).
【0010】更にまた原子模型要素(2)の直径は適宜
選択されるものであり、本実施の形態では一例として5
mm、10mm、20mmの三種類とした。更にまた原
子模型要素(2)の表面は、周期表の族毎に異なった色
で塗装するか、あるいは合成樹脂に顔料を混入して、着
色するものとする。Further, the diameter of the atomic model element (2) is appropriately selected.
mm, 10 mm, and 20 mm. Furthermore, the surface of the atomic model element (2) is painted in a different color for each group of the periodic table, or is mixed with a pigment in a synthetic resin to be colored.
【0011】次に結合軌道模型要素(3)について説明
すると、このものは弾性部材を含んで成るものであり、
図4に示す実施の形態では、一例として金属製あるいは
合成樹脂製のバネを弾性部材として含むものとしたが、
この弾性部材を合成ゴムの単体あるいは合成ゴムとプラ
スチック、金属等を組み合わせたもの等とすることもで
きる。Next, the coupled orbital model element (3) will be described. This element includes an elastic member.
In the embodiment shown in FIG. 4, as an example, a metal or synthetic resin spring is included as an elastic member.
The elastic member may be a single body of synthetic rubber or a combination of synthetic rubber and plastic, metal, or the like.
【0012】また前記弾性部材たるバネの形態及びバネ
定数は、結合の種類及び強さに応じた複数種を用意する
ものであって、具体的には前記結合軌道模型要素(3)
の形態を、結合軌道を表す本体要素(30)の両端部に
結合部(6)を形成し、この本体要素(30)を化学結
合の種類に対応させて、一例として巻線式、縦巻き式ま
たは簡易式の中から適宜選択するものとする。更に前記
結合部(6)についても、複数の結合部(6)を重ねた
状態で原子模型要素(2)における穴(5)に圧嵌め可
能な種々の形態を採り得るものとする。以下これら結合
軌道模型要素(3)を構成する本体要素(30)と、結
合部(6)とが採り得る形態の一例について説明する。[0014] The form and spring constant of the spring as the elastic member are prepared in a plurality of types in accordance with the type and strength of the connection. Specifically, the connection orbit model element (3)
In the form of (1), connecting portions (6) are formed at both ends of a main body element (30) representing a coupling orbit, and the main body element (30) is made to correspond to the type of chemical bond. It shall be appropriately selected from formulas or simplified formulas. Further, the connecting portion (6) can take various forms that can be press-fitted into the hole (5) in the atomic model element (2) in a state where the plurality of connecting portions (6) are stacked. Hereinafter, an example of a form that can be adopted by the main body element (30) constituting the coupled orbital model element (3) and the coupling portion (6) will be described.
【0013】 〔巻線式結合軌道模型要素(σ結合、イオン結合)〕 巻線式結合軌道模型要素(31)は、図4(a)(b)
に示すように、本体要素(30)の形態を、線材をコイ
ルバネ状に形成したものとするものであり、この本体要
素(30)の両端部を、前記原子模型要素(2)におけ
る穴(5)の径より若干大きめの径のコイル状に形成す
ることでコイル型結合部(61)とするものである。な
おコイル型結合部(61)の詳細については後述する。
図4(a)に示した巻線式結合軌道模型要素(31)は
σ結合を表現するものであり、本体要素(30)の直径
を一例としてφ=6mmとした。また図4(b)に示し
た巻線式結合軌道模型要素(31)はイオン結合を表現
するものであって、本体要素(30)の直径を一例とし
てφ=9mmとした。[Wound Type Coupled Orbit Model Element (σ Bond, Ion Bond)] The wound type coupled track model element (31) is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
As shown in the figure, the shape of the main body element (30) is such that a wire is formed in a coil spring shape, and both ends of the main body element (30) are connected to holes (5) in the atomic model element (2). ) Is formed into a coil having a diameter slightly larger than the diameter of the coil type coupling portion (61). The details of the coil type coupling portion (61) will be described later.
The winding-type coupled orbit model element (31) shown in FIG. 4A expresses σ coupling, and the diameter of the main body element (30) is set to φ = 6 mm as an example. Further, the wound-type coupled orbital model element (31) shown in FIG. 4B expresses ionic bonding, and the diameter of the main body element (30) is set to φ = 9 mm as an example.
【0014】前記巻線式結合軌道模型要素(31)にお
ける本体要素(30)は、巻き数を数回程度とするとと
もにその長さは水素分子のH−H結合距離を基準とし
て、これに比例した寸法とするものであって本実施の形
態では一例として5mm、10mm、20mmの三種類
を用意する。The main body element (30) in the wound type coupled orbital model element (31) has several turns and its length is proportional to the H--H bond distance of hydrogen molecules. In the present embodiment, three types of 5 mm, 10 mm, and 20 mm are prepared as examples.
【0015】 〔縦巻き式結合軌道模型要素(π結合、その他の結
合)〕 縦巻き式結合軌道模型要素(32)は、図4(c)に示
すように本体要素(30)の形態を、線状部材をφ=3
0mm程度のコイル状に形成するとともにその一部を小
径ループ状(φ=15mm程度)に形成するものであ
る。そして前記本体要素(30)の両端部を、上述の巻
線式結合軌道模型要素(31)の場合と同様にコイル型
結合部(61)とするものである。このような図4
(c)に示した縦巻き式結合軌道模型要素(32)はπ
結合を表現するものである。[Vertical-winding coupled orbital model element (π-bonding, other couplings)] As shown in FIG. 4C, the vertically-wound coupled orbital model element (32) has the form of a main body element (30). Φ = 3 for linear members
It is formed in a coil shape of about 0 mm and a part thereof is formed in a small-diameter loop shape (φ = about 15 mm). Then, both ends of the main body element (30) are coil-type coupling portions (61) in the same manner as in the case of the above-mentioned wound type coupling track model element (31). FIG. 4
The longitudinally coupled orbital model element (32) shown in FIG.
It expresses the connection.
【0016】〔簡易式結合軌道模型要素(弱い結合)〕 簡易式結合軌道模型要素(33)は、図4(d)に示す
ように、線状部材の一部を小径ループ状(φ=15mm
程度)に形成した本体要素(30)の形態を採るもので
あり、この本体要素(30)の両端部を、V字型に曲げ
加工することでV字型結合部(63)とするものであ
る。なおV字型結合部(63)の詳細については後述す
る。[Simplified Connection Orbital Model Element (Weak Coupling)] As shown in FIG. 4D, the simplified connection orbital model element (33) is configured such that a part of a linear member is formed into a small-diameter loop (φ = 15 mm).
The main body element (30) is formed into a V-shaped coupling portion (63) by bending both ends of the main body element (30) into a V-shape. is there. The details of the V-shaped coupling portion (63) will be described later.
【0017】また結合軌道模型要素(3)の形態として
は上述した三種を基本とするものであるがこれらを適宜
変形させることもできるものであって、一例として巻線
式結合軌道模型要素(31)の変形タイプを図8に示
す。The form of the coupled orbital model element (3) is basically based on the above-mentioned three types, but these can be modified as appropriate. As an example, the wound orbital coupled orbital model element (31) 8) shows a modification type.
【0018】次に上述の結合部(6)について説明する
と、この結合部(6)の形態は一例としてコイル型結合
部(61)、縦巻き型結合部(62)またはV字型結合
部(63)が適宜選択されるものであり、以下これら各
形式の結合部(6)について説明する。Next, the connection part (6) will be described. The form of the connection part (6) is, for example, a coil connection part (61), a vertical winding connection part (62), or a V-shaped connection part ( 63) is appropriately selected, and the connecting portion (6) of each type will be described below.
【0019】〔コイル型結合部〕 コイル型結合部(61)は図5(a)に示すように、本
体要素(30)の両端部を、前記原子模型要素(2)に
おける穴(5)に対して着脱自在に圧嵌めされるよう
に、穴(5)の径より若干大きめの径のコイル状に形成
したものである。このコイル型結合部(61)の巻線ピ
ッチは、図6(a)に示すように複数の結合軌道模型要
素(3)を同一の穴(5)間に装着して多重結合を表現
することを可能とするものであり、本実施の形態では二
または三のコイル型接合部61を重ねた状態とすること
ができるような間隔を確保するようにした。[Coil Type Coupling Portion] As shown in FIG. 5 (a), the coil type coupling portion (61) connects both ends of the main body element (30) to the hole (5) in the atomic model element (2). It is formed in a coil shape having a diameter slightly larger than the diameter of the hole (5) so as to be removably press-fitted thereto. As shown in FIG. 6 (a), the winding pitch of the coil type coupling portion (61) is such that multiple coupling orbital model elements (3) are mounted between the same holes (5) to express multiple coupling. In the present embodiment, an interval is ensured so that two or three coil-type joints 61 can be placed in an overlapped state.
【0020】〔縦巻き型結合部〕 縦巻き型結合部(62)は図5(b)に示すように、本
体要素(30)の両端部を、前記原子模型要素(2)に
おける穴(5)に対して、着脱自在に圧嵌めされるよう
に穴(5)の径より若干大きめの径のループ状に形成し
たものである。このような縦巻き型結合部(62)は図
6(b)に示すように、二または三の縦巻き型結合部
(62)を重ねた状態とすることで複数の結合軌道模型
要素(3)を同一の穴(5)間に装着して多重結合を表
現することを可能とするものである。[Vertical-Wound Type Joining Portion] As shown in FIG. 5B, the vertical-winding type connecting portion (62) connects both ends of the main body element (30) with holes (5) in the atomic model element (2). ) Is formed in a loop shape having a diameter slightly larger than the diameter of the hole (5) so as to be removably press-fitted to ()). As shown in FIG. 6 (b), such a vertical winding type coupling portion (62) is formed by stacking two or three vertical winding type coupling portions (62) so that a plurality of coupled orbital model elements (3) are formed. ) Can be attached between the same holes (5) to express multiple coupling.
【0021】〔V字型結合部〕 V字型結合部(63)は図5(c)に示すように、本体
要素(30)の両端部を、前記原子模型要素(2)にお
ける穴(5)に対して、着脱自在に圧嵌めされるように
V字型に形成したものである。このようなV字型結合部
(63)は図6(c)に示すように、二または三のV字
型結合部(63)を重ねた状態とすることで複数の結合
軌道模型要素(3)を同一の穴(5)間に装着して多重
結合を表現することを可能とするものである。[V-Shaped Joint] As shown in FIG. 5 (c), the V-shaped joint (63) is formed by inserting both ends of the main body element (30) into holes (5) in the atomic model element (2). ) Is formed in a V-shape so as to be detachably press-fitted. As shown in FIG. 6 (c), such a V-shaped coupling portion (63) is formed by stacking two or three V-shaped coupling portions (63) to form a plurality of coupled orbital model elements (3). ) Can be attached between the same holes (5) to express multiple coupling.
【0022】なおこのようなV字型結合部(63)につ
いては、V字部の先端部が穴(5)の内壁に対して返し
状に当接して滑り止めとなるため、穴(5)からの安易
な抜けを防止することとなる。因みに本体要素(30)
の両端部をU字型に形成した場合であってもV字型結合
部(63)と同様の作用効果を得ることができる。In such a V-shaped coupling portion (63), the tip of the V-shaped portion comes into reverse contact with the inner wall of the hole (5) to prevent slipping, so that the hole (5) is formed. It is possible to prevent easy exit from the vehicle. By the way, body element (30)
Even if both ends are formed in a U-shape, the same function and effect as the V-shaped coupling portion (63) can be obtained.
【0023】そして上述したような原子模型要素(2)
と結合軌道模型要素(3)とを適宜組み合わせること
で、所望の分子を構成する原子の結合状態を視覚的ある
いは象徴的に再現することにより分子構造を知覚できる
ようにした視覚器具たる分子運動を視覚認識できる分子
模型(1)を構成するものである。The atomic model element (2) as described above
And the bond orbital model element (3) are appropriately combined to visually or symbolically reproduce the bonding state of the atoms constituting the desired molecule, thereby making it possible to perceive the molecular structure of the molecule. It constitutes a molecular model (1) that can be visually recognized.
【0024】まず図1(a)に示す分子運動を視覚認識
できる分子模型(1)は、図1(b)に示すエチレンの
構造式を再現したものであって、一つの炭素原子模型要
素(2C)に対して、σ結合を表す二本の巻線式結合軌
道模型要素(31)を120°の位置関係となるように
して、その一方の結合部(6)(コイル型結合部(6
1))を穴(5)に圧嵌めするとともに、他方の結合部
(6)(コイル型結合部(61))を水素原子模型要素
(2H)における穴(5)に圧嵌めする。First, the molecular model (1) shown in FIG. 1 (a), which can visually recognize the molecular motion, is a reproduction of the structural formula of ethylene shown in FIG. 1 (b). 2C), the two winding-type coupled orbital model elements (31) representing the σ coupling have a positional relationship of 120 °, and one of the coupling portions (6) (coil-type coupling portion (6)
1)) is pressed into the hole (5), and the other connecting portion (6) (coil type connecting portion (61)) is pressed into the hole (5) in the hydrogen atom model element (2H).
【0025】そしてこのようにして二つの水素原子模型
要素(2H)を具えた炭素原子模型要素(2C)同士を
結合させるものであって、エチレンの二重結合を構成す
るσ結合と、π結合とをそれぞれ表現する巻線式結合軌
道模型要素(31)と、縦巻き式結合軌道模型要素(3
2)とを図7に示すように組み合わせて使用する。つま
り巻線式結合軌道模型要素(31)及び縦巻き式結合軌
道模型要素(32)におけるコイル型結合部(61)を
相互に重ねた状態とするとともに、この状態で炭素原子
模型要素(2C)における穴(5)に圧嵌めするもので
ある。The carbon atom model element (2C) having the two hydrogen atom model elements (2H) is bonded to each other in this manner, and the σ bond and the π bond forming the double bond of ethylene are combined. And a longitudinally wound type coupled orbital model element (3),
2) is used in combination as shown in FIG. In other words, the coil-type coupling portions (61) of the wound-type coupled orbital model element (31) and the longitudinally-coupled coupled-orbital model element (32) are put on each other, and in this state, the carbon atom model element (2C) In the hole (5).
【0026】また図2(a)に示す分子運動を視覚認識
できる分子模型(1)は、図2(b)に示すベンゼン環
の構造式を再現したものであって、まず六個の炭素原子
模型要素(2C)を、σ結合を表す巻線式結合軌道模型
要素(31)と、π結合を表す縦巻き式結合軌道模型要
素(32)とを組み合わせて用い、環状に連結する。更
に個々の炭素原子模型要素(2C)に対しては、前記炭
素原子模型要素(2C)に圧嵌めされた巻線式結合軌道
模型要素(31)と120°の位置関係になるようにし
て、σ結合を表す巻線式結合軌道模型要素(31)の一
端を圧嵌めし、この巻線式結合軌道模型要素(31)の
他端に水素原子模型要素(2H)を圧嵌めして成る。The molecular model (1) shown in FIG. 2 (a) for visually recognizing the molecular motion is a reproduction of the structural formula of the benzene ring shown in FIG. 2 (b). The model element (2C) is connected in a ring shape by using a combination of a winding type coupled orbital model element (31) representing σ coupling and a vertical winding type coupled orbital model element (32) representing π coupling. Further, for each carbon atom model element (2C), the carbon atom model element (2C) has a positional relationship of 120 ° with the wire-wound coupled orbital model element (31) press-fitted to the carbon atom model element (2C). One end of a wound-type coupled orbital model element (31) representing a σ bond is press-fitted, and the other end of the wound-type coupled orbital model element (31) is press-fitted with a hydrogen atom model element (2H).
【0027】本発明の分子運動を視覚認識できる分子模
型(1)は上述のように化学結合の種類に対応して選択
した結合軌道模型要素を用いているため、結合力の異な
るσ結合、π結合等を異なった形状として視覚的に知覚
することができる。Since the molecular model (1) of the present invention capable of visually recognizing the molecular motion uses the bond orbital model element selected according to the type of chemical bond as described above, the σ bond, π Connections and the like can be visually perceived as different shapes.
【0028】また、本発明の分子運動を視覚認識できる
分子模型(1)は結合軌道模型要素(3)が弾性部材を
含んでいることを特徴とするものであって、原子配列の
振動現象を知覚するのに好適である。一例を挙げると、
高温超伝導体材料はCuOの結合平面の存在が特徴とさ
れ、希土類元素の弱い結合がその二次元性を高めてい
る。このときの格子振動は、特色ある動きをするもので
あって、これを視覚的に理解することは現象を理解する
うえで重要となる。この格子振動をフォノンというもの
であり、従来より用いられている分子模型では表現でき
なかったため、図面、コンピュータグラフィックス等に
よって平面的に表現していた。しかし本発明の分子運動
を視覚認識できる分子模型(1)では、結合軌道模型要
素(3)が弾性部材を含んでいるため、原子模型要素
(2)間の相対的な位置関係を変化させることができる
ものであり、上述のフォノンの様子を立体的に知覚する
ことができる。Further, the molecular model (1) of the present invention capable of visually recognizing molecular motion is characterized in that the bond orbital model element (3) includes an elastic member. Suitable for perception. For example,
High-temperature superconductor materials are characterized by the presence of CuO bonding planes, and the weak bonding of rare earth elements enhances their two-dimensionality. The lattice vibration at this time makes a characteristic movement, and it is important to visually understand the lattice vibration in understanding the phenomenon. This lattice vibration is called phonon, and cannot be represented by a conventionally used molecular model, and therefore is represented two-dimensionally by a drawing, computer graphics, or the like. However, in the molecular model (1) capable of visually recognizing molecular motion according to the present invention, since the bond orbital model element (3) includes an elastic member, the relative positional relationship between the atomic model elements (2) must be changed. And the above-mentioned phonon can be perceived three-dimensionally.
【0029】またこの他、結合軌道模型要素(3)は弾
性体を含んでおりフレキシブルであるため、複雑な二重
螺旋状高分子であるDNA分子であっても容易に構成す
ることができ、またDNA振動の様子を視覚的に捕らえ
ることができるため、直感力を養うのに好適である。In addition, since the bond orbital model element (3) contains an elastic body and is flexible, even a complex double helical polymer DNA molecule can be easily constituted. Further, since the state of DNA oscillation can be visually caught, it is suitable for cultivating intuition.
【0030】[0030]
【他の実施の形態】本発明は上述の実施の形態を基本の
実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に
基づいて、以下に示す実施の形態を採ることもできる。
つまり、上述の実施の形態はいずれも分子運動を視覚認
識できる分子模型(1)を、分子構造を視覚的あるいは
象徴的に再現したものであったが、分子運動を視覚認識
できる分子模型(1)の他の用途としては、波動実験を
行って縦波、横波の様子を観測したり、自由端等の反射
の様子を観測したり、更には定在波、強制振動等の実験
に供することもできる。Other Embodiments Although the present invention is based on the above-described embodiment, the following embodiments can be adopted based on the technical idea of the present invention.
In other words, in each of the above-described embodiments, the molecular model (1) capable of visually recognizing molecular motion is reproduced visually or symbolically of the molecular structure. Other applications include conducting wave experiments to observe longitudinal and transverse waves, observing reflections at free ends, and conducting experiments on standing waves, forced vibrations, etc. Can also.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、分子レベルの振動の様
子を知覚でき、いろいろな振動現象を容易に知覚するこ
とができる。According to the present invention, the state of vibration at the molecular level can be perceived, and various vibration phenomena can be easily perceived.
【図1】エチレンの分子構造を再現した本発明の分子模
型を示す平面図並びにエチレン分子の構造式である。FIG. 1 is a plan view showing a molecular model of the present invention which reproduces the molecular structure of ethylene, and a structural formula of an ethylene molecule.
【図2】ベンゼン環を再現した本発明の分子模型を示す
平面図並びにベンゼン環の構造式である。FIG. 2 is a plan view showing a molecular model of the present invention in which a benzene ring is reproduced, and a structural formula of the benzene ring.
【図3】原子模型要素を示す斜視図及び平面図並びに穴
の形状を異ならせた原子模型要素を示す平面図である。FIG. 3 is a perspective view and a plan view showing an atomic model element, and a plan view showing an atomic model element having a different hole shape.
【図4】結合軌道模型要素を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a coupled orbital model element.
【図5】結合部を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a connecting portion.
【図6】複数の結合部を組み合わせた状態で穴に圧嵌め
した状態を透視して示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a plurality of connecting portions are combined and pressed into a hole.
【図7】二要素の結合軌道模型要素を組み合わせた状態
を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a state where two coupled orbital model elements are combined.
【図8】変形タイプの結合軌道模型要素を示す斜視図で
ある。FIG. 8 is a perspective view showing a modified type orbital model element.
1 分子運動を視覚認識できる分子模型 2 原子模型要素 2C 炭素原子模型要素 2H 水素原子模型要素 3 結合軌道模型要素 4 質量調節体 5 穴 6 結合部 30 本体要素 31 巻線式結合軌道模型要素 32 縦巻き式結合軌道模型要素 33 簡易式結合軌道模型要素 61 コイル型結合部 62 縦巻き型結合部 63 V字型結合部 Reference Signs List 1 Molecular model capable of visually recognizing molecular motion 2 Atomic model element 2C Carbon atom model element 2H Hydrogen atom model element 3 Bond orbital model element 4 Mass regulator 5 Hole 6 Joining part 30 Main body element 31 Winding type coupled orbital model element 32 Vertical Winding joint orbit model element 33 Simple joint orbit model element 61 Coil type connecting part 62 Vertical winding type connecting part 63 V-shaped connecting part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09B 23/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G09B 23/26
Claims (2)
模型要素と、弾性部材を含んだ結合軌道模型要素とを組
み合わせることによって、視覚的あるいは象徴的に再現
することにより分子構造を知覚できるようにした視覚器
具において、前記原子模型要素の質量は原子毎に原子量
に比例した値とするものであり、また前記結合軌道模型
要素はバネを含んで成り、且つこのバネの形態及びバネ
定数は結合の種類及び強さに応じたものであるととも
に、σ結合、イオン結合及びπ結合を、化学結合の種類
に応じて線材の一部をコイル状またはループ状のいずれ
か一方または双方に加工することよって表現するもので
あり、前記結合軌道模型要素と、原子模型要素とは、着
脱自在に圧嵌めされることを特徴とする分子運動を視覚
認識できる分子模型。1. A molecular structure can be perceived by visually or symbolically reproducing a bonding state of atoms constituting a molecule by combining an atomic model element and a bonding orbital model element including an elastic member. In such a visual instrument, the mass of the atomic model element is a value proportional to the atomic weight for each atom, and the coupled orbital model element includes a spring, and the form and spring constant of the spring are der those corresponding to the binding of the type and strength Rutotomo
, Σ bond, ionic bond and π bond, the type of chemical bond
A part of the wire is coiled or looped according to
It is expressed by processing one or both
A molecular model capable of visually recognizing molecular motion , wherein the coupled orbital model element and the atomic model element are removably press-fitted.
は、コイル状、ループ状またはV字状のうち、一または
複数の形態が選択されるものであり、且つこの結合部は
複数を重ねた状態で原子模型要素における同一の穴に圧
嵌め可能とすることで、多重結合を表現できるようにし
たことを特徴とする請求項1記載の分子運動を視覚認識
できる分子模型。2. The connecting portion of the connecting orbital model element is selected from one or more of a coil shape, a loop shape and a V-shape , and the connecting portion is in a state where a plurality of the connecting portions are stacked. 2. The molecular model capable of visually recognizing molecular motion according to claim 1, wherein multiple bonds can be expressed by making it possible to press-fit into the same hole in the atomic model element.
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