分子構造模型

分子構造模型

図3-3-0

分子構造(molecular structure、molecular geometry)とは、分子の幾何学的構造をいい、例えば原子間距離や配向などをさす。分子構造を調べるには、主に回折法と分光法が用いられる。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)分子構造

より

S2AR で分子構造模型を作ってみましょう。S2AR の「球体ブロック」と「線ブロック」を使えば、様々な分子構造モデルを作成できます。Scratch プログラミングで作成することもできますが、より簡単に作成できるように「分子構造ブロック」が Ver. 2.0.1 より追加されましたので、利用していきます。

分子構造模型

まずは分子構造のデータをネットで探します。各分子の座標とその結合がわかれば、仮想オブジェクトに変換できます。

図3-3-1

MODRAST(MOLDA)形式分子構造座標データ集

著作者 長 尾 輝 夫・ 木 原 寛

S2AR に最適な分子構造座標を公開しているサイトを見つけました。「MODRAST(MOLDA)形式分子構造座標データ」を利用させていただきます。

図3-3-2

今回作成するのは、

原子番号1 水素(H)= 白の球
原子番号6 炭素(C)= 黒の球
原子番号7 窒素(N)= 青の球
原子番号8 酸素(O)= 赤の球

を含む「トリニトロメタン(CH(NO2)3)」です。「a0007.mld」の上で右クリックして、「リンク先を別名で保存」等を選んでください。「ダウンロード」フォルダに「a0007.mld」がダウンロードできました。わかりやすいように、ファイル名を「trinitromethane.mld」に付け替えておきましょう。

図3-3-3

iPhone を USBケーブルでパソコンと接続します。iTunes で iPhone を開き、「ファイル共有」を選びます。「s2ar」→「追加」をクリックします。「ダウンロード」フォルダにある「trinitromethane.mld」を選んで「追加」をクリックします。これで MLDファイルが iPhone に転送されました。

図3-3-4

「分子構造ブロック」の MLDファイルの入力欄に「trinitromethane.mld」を入力してください。その他の設定値で、拡大倍率は「10」程度にすると構造がわかりやすくなります(X, Y, Z座標は任意)。ブロックをクリックして実行してください。

図3-3-5

トリニトロメタン(CH(NO2)3)の仮想オブジェクトの作成に成功しました。「トリ」とは数字の3を表す接頭辞です。3つのニトロ基(NO2)が炭素(C)から伸びているのが見て取れます。いろいろな角度から観察して楽しんでください。

同じやり方で、様々な分子構造模型を作成できます。複数の分子構造模型を並べて、比較することもできますし、拡大倍率を変えて、詳細構造を観察することも可能です。「化学」の授業等での活用が考えられます。

iTunes ファイル共有が利用できないなどの環境でも「分子構造ブロック」を使うことができます。次に「リストから分子構造模型を作成する」手順を説明します。

リストから分子構造模型を作成する

Scartch のカテゴリ「データ」→「リストを作る」から、リスト名「trinitromethane」を作成してください。

図3-3-6

右上の「ステージ」にあるリスト「trinitromethane」を右クリックして、「読み込み」を選びます。「ダウンロード」フォルダにある「trinitromethane.mld」を選んで、データを読み込みます。

図3-3-7

MLD ファイルの中身が読み込まれて、リスト「trinitromethane」が完成しました。

リストの中身を解説します。2番目のデータが含まれる原子の個数(11)を表し、3番目以降が原子の位置と原子番号(H=1, C=6, N=7, 0=8)を表します。14番目が結合の数(10)を表し、15番目以降が結合する原子の番号(1 – 10)と結合の腕の数(1, 2, 3)です。

図3-3-8

「分子構造ブロック」の MLDファイルの入力欄にリスト「trinitromethane」をはめ込みます。プログラムを実行して、図3-3-5と同じ仮想オブジェクトがクラフトできることを確認してください。リストからの分子構造模型の作成も成功しました。

One More Thing !!

さて、分子構造模型は以上なのですが、簡単に終わってしまったので、「六方最密充填構造」の仮想オブジェクト化に挑戦したいと思います。

六方最密充填構造

図3-3-9

六方最密充填構造(hexagonal close-packed, hcp)とは、結晶構造の一種である。学術用語では、稠密六方格子構造、または単に六方格子構造などと呼ばれる。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)六方最密充填構造

より

Scratch プログラミングで「六方最密充填構造」を作成します。原子の位置を計算し、その位置に仮想オブジェクトの「球」を置いていきます。(説明が煩雑になりすぎるので、原子の位置の計算過程は省略し、結果のみ示します)

図3-3-10

まず原点に「白い球」を置きます。ここが全ての基準になります。

以下は書籍でご確認ください

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