ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ МАКЕТ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Демонстрационный макет системы химических элементов относится к средствам обучения и позволяет улучшить восприятие многомерной информации, в частности, периодичности и единства системы элементов.
Известно «Наглядное учебное пособие по географии (по патенту РФ №2000610, G09B 25/06)» имеет несколько выкроек уровней рельефа, размещаемых в общем корпусе.
Известно несколько тысяч разнообразных графических изображений периодической системы химических элементов, но большинство их имеют табличную форму, в части которых группы лантаноидов и актиноидов не размещены с логической необходимостью в единой сводной картине, а в других ряды периодов объединены и, следовательно, элементы групп обособлены.
За прототип принята «Установка для моделирования перспективы линейных сооружений (по авт. свид. РФ №489142, G09B 25/04)». Установка имеет корпус, опоры, гибкий элемент с фиксаторами и излучатель с оптической системой, соединенный через выключатель с источником электропитания.
Недостаток известного устройства заключается в ограниченности функциональных возможностей и неприспособленности к воспроизведению значительного объема подлежащей информации.
Задача состоит в увеличении оперативности осознания и восприятия значительного объема символьно - знаковой информации.
Сутью новшества является натурное макетирование информации в виде наглядной пространственной конусообразной многовитковой спирали, поддерживаемой жесткими радиально установленными пластинами. Спираль представлена непрерывной многовитковой ленточной перемычкой между пластинами. Она дополнена световыми индикаторами условных обозначений химических элементов с электроизлучателями, положение которых интерпретирует трехмерное распределение химических элементов по восьми группам при более сотни значений атомной массы с периодическими изменениями их физико-химических свойств.
Технический эффект выражается в пространственном сосредоточении значительного объема информации при повышении наглядности закономерных особенностей чередования химических элементов.
На фигуре 1 изображена схема макета с графическими упрощениями без ущерба сути технического решения (условно не показаны и не обозначены: часть пластин и более сотни отдельных выключателей, последовательно соединенных проводами со световыми индикаторами).
Демонстрационный макет системы химических элементов содержит несколько трапециевидных пластин установленных вертикально. Восемь основных пластин 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (показаны не все) имеют максимальную высоту (длину) и размещены равномерно по кругу. Их высота одинакова, больше других и равна полной длине спирали 9, например, десятивитковой.
Высота (длина) остальных пластин меньше и зависит от шага между витками спирали 9. Две дополнительные (средние по высоте) пластины частично укорочены и установлены равномерно между седьмой и восьмой основными пластинами. Эти пластины укорочены до уровня третьего витка спирали, считая сверху. Четырнадцать, дополнительно укороченных, пластин (наименьших по высоте) установлены равномерно между второй, третьей и четвертой основными пластинами. Укорочение их выполнено до уровня седьмого витка, считая сверху. Укорочение пластин не обязательно.
Спираль 9 представлена в виде общей перемычки, соединяющей последовательно в нескольких местах все пластины. Спираль 9 имеет не менее десяти витков непрерывной спирали (при ста десяти макетируемых элементах).
Размеры последовательных радиусов витков (в масштабе) выбраны пропорциональными величинам относительной атомной массы отдельных химических элементов. Последовательное графическое соединение концов радиусов, имеющих величины, относительно атомной массы каждого из химических элементов, моделируемыми восьмым и десятым витками, соответствует дугам, что дало логичное основание для выполнения всей спирали округлой. Витки размещены по высоте с переменными шагами. Шаги витков вдоль пластин выбраны пропорциональными величинам разницы между относительными атомными массами смежных химических элементов в отдельных группах (см. столбцы на общеизвестной таблице элементов). Сумма их вдоль основных пластин, равная их высоте, выбрана соизмеримой с максимальным радиусом спирали, например, не менее удвоенного.
Витки спирали закреплены к наружным краям упомянутых пластин, в ста десяти местах (по числу макетируемых химических элементов). В местах крепления спираль дополнена световыми индикаторами 10, имеющими электрические выводы и снабженными трафаретами параметров и обозначений химических элементов. Индикаторы обозначены соответственно перечню из ста десяти макетируемых химических элементов. Индикаторы имеют электроизлучатели 11, например, светодиоды, соединенные с их выводами.
Световые индикаторы 10, макетируемых элементов, закреплены к трапециевидным пластинам со смещением относительно пересечения их средних линий и спирали в стороны, например, соответственно их свойствам:
- вниз и вправо - с трафаретами элементов, относимых к щелочным металлам, то есть, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, Франции;
- вниз и влево - с трафаретами элементов, относимых к полуметаллам, то есть, галлий, германий, мышьяк, сурьма, теллур и подобные;
- вверх и влево - с трафаретами элементов, относимых к неметаллам, то есть, бор, углерод, азот, кислород, фосфор, сера, селен, теллур и подобные;
- вверх и вправо - с трафаретами элементов, относимых к остальным металлам, то есть, медь, серебро, золото, алюминий, железо, кобальт, никель, цинк и подобные;
Без смещения закреплены световые индикаторы 10 с трафаретами элементов относимых к инертным газам. Возможны иные критерии группировки и их количество, но положение макетируемых элементов на спирали ориентировано относительно соответствующих пластин, интерпретирующих их свойства и группы.
На первом витке закреплено три индикатора, то есть, на первой, седьмой и восьмой пластинах, то есть, трафареты водорода (два) и гелия. На остальных витках закреплены индикаторы соответственно известным периодам и рядам.
Электроизлучатели 11 одноименными выводами соединены с одним из потенциалов электроисточника 12 посредством общего провода, закрепленного вдоль спирали. Другими выводами электроизлучатели 11 присоединены к отдельным проводам, закрепленным группами на упомянутых трапециевидных пластинах.
Электроизлучатели выполнены, например, светодиодами. Последовательно каждый из них соединен упомянутым проводом через отдельный из ста десяти, в частности, выключателей 13 к другому потенциалу электроисточника 12. Группы упомянутых выключателей закреплены на основании 14 и сосредоточены относительно пластин соответственно индикаторам 10, которые на них установлены.
На первой, седьмой и восьмой из упомянутых основных пластин (при ста десяти макетируемых элементах) закреплены группы из десяти проводов, присоединенных к одноименным выводам от 1 до 87; от 1 и 9 до 107 индикаторов на второй, третьей, четвертой, пятой и шестой - группы по девять проводов, присоединенных к одноименным выводам: от 4 до 88; от 5 до 96, включая 49, 64; и 81; от 6 до 104; от 7 до 105; от 8 до 106; от 2 до 108 индикаторов, кроме того, на двух частично укороченных пластинах закреплены группы по четыре провода, присоединенные к одноименным выводам от 26 до 109 и от 27 до 110 индикаторов и на всех дополнительно укороченных - закреплены группы по два провода, присоединенные к одноименным выводам:-57 и 89; 58 и 90; 59 и 91; 60 и 92; 61 и 93; 62 и 94; 63 и 95; 65 и 97; 66 и 98; 67 и 99; 68 и 100; 69 и 101; 70 и 102; 71 и 103 индикаторов. Номера индикаторов соответствуют перечню элементов и смежность их определена вдоль пластин и соседних витков.
При изучении закономерностей системы химической элементов допускается посредством выключателей 13 параллельно подключить к электроисточнику 12 электроизлучатели 11 в нескольких вариантах:
- все сто десять светодиодов одновременно,
- светодиоды любой из восьми групп,
- выборочно светодиоды химических элементов относимых к металлам,
- выборочно светодиоды химических элементов относимых к галогенам,
- все светодиоды любого периода,
- любой светодиод обособленно и так далее.
Макет системы химических элементов является учебным пособием, используемым лектором для демонстрации важных положений излагаемых устно. Так если изучаются инертные газы, то на макете следует группой выключателей 13 включить часть индикаторов с электроизлучателями 11, размещенными на восьмой пластине. Таким образом, устное изложение теории сопровождается высвечиванием нужных одного или нескольких светодиодов, что неизбежно привлекает внимание слушателей.
Подобным образом, возможно, выделить светом любой химический элемент или все в виде спирали.
Демонстрационный макет системы при трехмерном размещении химических элементов не нарушает общеизвестных плоскостных изображений их закономерной последовательности. Конструкция макета позволила логично разместить две ранее обособленные группы элементов в общую последовательность, соблюдая общую групповую принадлежность и величины атомных масс. Важно, что на трехмерном макете наглядно проявилась неравномерность шага между рядами, представленными витками спирали, что явным образом по таблицам не наблюдается. Трехмерный макет непрерывной спирали воспринимается как единый образ и объект, то есть, без традиционного наглядного обособления периодов и рядов, что естественно передопределено природой. Трехмерный принцип макетирования со смещением трафаретов позволил улучшить визуализацию и осязаемость разнообразия свойств элементов. Осязаемость макета позволила упростить ознакомление с основами химии людей, имеющих дефекты зрения.
Техническое решение предусматривает изготовление макета из широко известных конструкционных материалов и без применения специальных приемов, то есть, оно общедоступно и промышленно выполнимо.
Технический эффект макета химических элементов выражается в преобразовании текстовой информации в осязаемый объект, повышающий наглядность и сосредоточение внимания на закономерных особенностях чередования химических элементов, что является следствием светового оформления совместно с пространственным размещением трафаретов на спирали макета.