Building Molecular Models Using Scr

Building Molecular Models Using Screw-on Bottle Caps
Dawid Siodlak
Faculty of chemistry University
Abstract: Chemical models can be built using screw-on bottle caps. Two identical caps can be joined together by thermal welding to form atoms, and the resulting atoms can be joined together by welding or by hot polymer glue to form molecules. The method is easy, can be applied at every level of chemical education and gives access to an unlimited number of models at almost no cost. It inspires hands-on activity of pupils and can be used to show the dependence between the three dimensional structure of molecules and their chemical, Physical, and biological features.
Keywords: Hands-on Learning/ Manipulative, Atomic Properties/ Structure, Molecular Modeling, Stereochemistry.
Chemistry is the study of substances, their properties, and changes. To understand the concept of a substance, not only should its molecular composition be known but also the three-dimensional arrangement of its atoms. Modern chemistry and molecular biology focus on the asymmetry and stereo-chemistry of molecules. This poses a challenge as to how to introduce students to the world of atoms and molecular interactions so that they can understand the properties of molecules resulting from the spatial arrangement of atoms.1−3 As didactic tools, various molecular models are applied using computer visualization. However, this requires professional programs or model sets.4−6 There is, therefore, a need for a convenient, accessible, and inexpensive method of building molecular models.7−9 In this communication, a simple method for preparing chemical models using plastic caps is described.
MATERIALS

Screw-on bottle caps of various sizes and colors (gathered from available household recyclables)
A source of small flame (preferably a small spirit burner)
Electric soldering iron (or a piece of wire and a pair of pliers, or a wire stuck in a cork)
Thermoplastic glue (recommended for plastics, or all-purpose glue)
Glue gun
Office knife cutter

PROCEDURE
Atom Construction
Remove the edges of the plastic caps using office knife cutter. Stack two identical plastic caps together by hand. Melt the stacked edges of the plastic caps at 1 cm intervals around the
caps using an electric soldering iron or a piece of wire heated by a flame to join the caps (Figure 1A).
Figure 1. Preparation of a model using screw-on bottle caps: (A) the joining of two caps and (B) atom connection using a burner flame
Model Construction

Method A. Using a small flame spirit burner, soften the edges of the model atoms in the flame and stick together (Figure 1B). Let the material cool. To provide a strong joint, it is important to soften the edges of the model atoms simultaneously.
Figure 2. Selected examples of screw-on bottle cap models.
Method B. Warm thermoplastic glue in a hot glue gun, put a drop of hot glue on one atom, and stick to another atom. Let the glue cool to fix the model.

HAZARDS
Standard safety procedures should be applied when using a flame source in a laboratory, and a fire extinguisher should be kept close at hand. The plastic caps are very hot at the moment of junction. If the hot caps come into contact with skin, rinse with copious amount of water. The work should be carried out using a fume hood as there will be a small amount of vapor from the melting plastic and (if used) hot glue. It should be noted that standard kitchen equipment is satisfactory. If using a small piece of wire instead of a soldering iron, hold the wire by sticking it in a cork.

DISCUSSION

The main advantage of this method is the access it gives to unlimited numbers of chemical models at almost no cost. The method can be used at every level of education, and its application is limited only by imagination. In addition, models can be made by students at home in the form of a project, which is a valuable manual activity.

Plastic bottle caps, a common recycling material, are easily accessible in various colors and dimensions. They are excellent for modeling different types of atoms. Plastic caps are made of polyethylene, which displays poor gluability (adhesiveness). In contrast, polyethylene is a thermoplastic material, so it can be joined by welding. The models obtained in this way are quite stable. The thermal joint is relatively strong, and once prepared, the models should last for a number of years. Bigger models also can be made; however, greater (heavier) atom groups should not be attached by a single joint as they have a tendency to disconnect. The model atoms can also be joined using hot polymer glue. The joint is somewhat weaker than a thermal junction, but this can be advantageous if mistakes are made during the preparation of bigger models because the atoms can be disconnected without any deformation.
Some example applications are shown in Figure 2. The geometry of molecules can easily be explained if electron pairs are represented using a single cap, as in water or ammonia. The alkane chain looks different than when drawn on a flat piece of paper; thus, hydrophobic features can be discussed. The asymmetry of the carbon atom can easily be explained if it is shown that four different substituents can be displayed in two ways. The position of the hydroxyl groups in the space around the β-D-glucose ring gives a possible explanation why it is the most commonly occurring monosaccharide in nature.10 At the higher educational level, rotation around a single bond, as in a Newman projection, can be modeled if the mobile bond is made using a small screw. Building complex models, such as an α helix, diamond, or fullerene (see the graphical abstract), is somewhat time-consuming, but the final model can serve as a didactic tool for many years, and there is no need to use several professional modeling sets. The method is also an excellent homework project. In testing the method, models of natural fragrances11 were successfully built as homework projects by a group of high school (17-year-old) students.




ASSOCIATED CONTENT

*S Supporting Information
Patterns and tips for model building. This material is available via the Internet at http://pubs.acs.org.

AUTHOR INFORMATION
Corresponding Author
*E-mail: [e-mail].

Notes
The authors declare no competing financial interest.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อาคารแบบจำลองโมเลกุลโดยใช้สกรูบนฝาขวด

dawid siodlak มหาวิทยาลัยเคมี
Description : รุ่นเคมีสามารถสร้างขึ้นโดยใช้สกรูบนฝาขวด 2 หมวกเหมือนกันสามารถร่วมกันโดยเชื่อมความร้อนในรูปแบบอะตอม และผลของอะตอมสามารถร่วมกันโดยเชื่อมด้วยกาวร้อนหรือพอลิเมอร์แบบโมเลกุล วิธีง่ายๆ คือสามารถประยุกต์ใช้ได้ในทุกระดับของการศึกษาทางเคมีและช่วยให้สามารถเข้าถึงได้ไม่ จำกัด จำนวนของรูปแบบที่เกือบจะไม่มีต้นทุน มันเป็นแรงบันดาลใจกิจกรรมภาคปฏิบัติของนักเรียน และสามารถใช้เพื่อแสดงการพึ่งพาระหว่างโครงสร้างสามมิติของโมเลกุลเคมี และทางกายภาพของพวกเขาและคุณสมบัติทางชีวภาพ
คำสำคัญ : มือในการเรียนรู้ / ความสามารถ / คุณสมบัติโครงสร้างอะตอมโมเดลลิ่ง , สเตอริโอเคมิสตรีโมเลกุล .
วิชาเคมีเป็นการศึกษาสาร คุณสมบัติ และการเปลี่ยนแปลงของพวกเขา เพื่อให้เข้าใจแนวคิดของสารเท่านั้น ไม่ควรมีองค์ประกอบของโมเลกุลที่เป็นที่รู้จัก แต่การจัดเรียงสามมิติของอะตอม เคมีที่ทันสมัยและเน้นอณูชีววิทยาในความไม่สมดุลและสเตอริโอเคมีของโมเลกุลนี้ poses ความท้าทายเป็นวิธีการแนะนำนักเรียนสู่โลกของอะตอม และโมเลกุลของเพื่อให้พวกเขาสามารถเข้าใจคุณสมบัติของโมเลกุลที่เกิดจากการจัดพื้นที่ของอะตอม 1 − 3 เป็นเครื่องมือการสอน รูปแบบต่าง ๆที่ใช้โมเลกุลโดยใช้การสร้างภาพคอมพิวเตอร์ แต่นี้ต้องใช้โปรแกรมมืออาชีพหรือชุดรูปแบบ 4 − 6 ไม่มี ดังนั้นต้องสะดวก เข้าถึงได้ และวิธีที่ไม่แพงของอาคารแบบจำลองโมเลกุล 7 − 9 ในการสื่อสารนี้ วิธีการที่ง่ายสำหรับการเตรียมสารเคมีแบบใช้หมวกพลาสติกเป็นวัสดุอธิบาย


สกรูบนฝาขวดขนาดต่างๆและสี ( รวบรวมจากรีไซเคิลของใช้ในครัวเรือนของ )
( โดยเฉพาะแหล่งที่มาของเปลวไฟเล็ก ๆ เตาขนาดเล็ก )
วิญญาณหัวแร้งไฟฟ้า ( หรือชิ้นส่วนของเส้นลวด และคู่ของคีม หรือลวดติดอยู่ในก๊อก )
: ( แนะนำสำหรับพลาสติก , กาวหรือกาวปืนกาวอเนกประสงค์ )

o ffi CE มีดคัตเตอร์



เอาอะตอมขั้นตอนการก่อสร้าง ขอบของพลาสติกหมวกใช้ O ffi CE มีดคัตเตอร์ . กองสองเหมือนพลาสติกหมวกกันด้วยมือละลายซ้อนขอบของหมวกพลาสติก 1 ซม. ช่วงรอบ
หมวกใช้หัวแร้งไฟฟ้าหรือชิ้นส่วนของเส้นลวดความร้อนจากเปลวไฟกับหมวก ( รูปที่ 1A )
1 รูป การเตรียมการของรูปแบบการใช้สกรูบนฝาขวด : ( A ) รวมสองฝา และ ( ข ) การเชื่อมต่ออะตอมโดยใช้เตาเปลวไฟ


1 . ใช้วิธีสร้างแบบจำลองขนาดเล็กเปลวไฟวิญญาณเครื่องเขียนดูที่ขอบของแบบจำลองปรมาณูในเปลวไฟและอยู่ด้วยกัน ( รูปที่ 1A ) ให้วัสดุที่เย็น เพื่อให้ข้อต่อแข็งแรง มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะดูที่ขอบของแบบจำลองอะตอมพร้อมกัน
รูปที่ 2 เลือกตัวอย่างของสกรูบนฝาขวด รุ่น B :
แบบอบอุ่นในปืนกาวกาวร้อนใส่หยดกาวร้อนบนหนึ่งอะตอม และยึดติดกับอะตอมอื่นปล่อยให้กาวเย็นเพื่อแก้ไขรูปแบบ อันตราย

มาตรฐานขั้นตอนเพื่อความปลอดภัยควรใช้เมื่อใช้เปลวไฟที่มาในห้องปฏิบัติการ และถังดับเพลิง ควรเก็บไว้ใกล้มือ หมวกพลาสติกจะร้อนมากในช่วงเวลาของการแยก ถ้าหมวกจาเข้ามาติดต่อกับผิว ล้างออกด้วยน้ำปริมาณมากมายก่ายกอง .งานควรดําเนินการใช้ตู้ดูดควันเป็นจะมีขนาดเล็กปริมาณของไอน้ำจากการหลอมพลาสติก และ ( ถ้าใช้ ) กาวร้อน มันควรจะสังเกตว่าอุปกรณ์ครัวมาตรฐานเป็นที่น่าพอใจ ถ้าใช้ชิ้นเล็ก ๆของเส้นลวดแทนหัวแร้ง จับลวด โดยผสานใน Cork .



สนทนาประโยชน์หลักของวิธีนี้คือการทำให้ตัวเลขไม่จํากัดรูปแบบทางเคมีที่เกือบจะไม่มีต้นทุน วิธีสามารถใช้ในทุกระดับของการศึกษา และการประยุกต์ใช้จะถูก จำกัด ด้วยจินตนาการ นอกจากนี้แบบจำลองสามารถทำให้นักเรียนที่บ้าน ในรูปของโครงการซึ่งเป็นกิจกรรมที่มีคุณค่าด้วย

ขวดพลาสติกรีไซเคิลวัสดุทั่วไป , หมวก