D型セットの説明書 - hgs hinomoto plastics co., ltd.

HGS 分子構造模型の説明書
D型セット
1004 Student Crystal Structure H Set (外国向けのみ)
1014 Student Crystal Mini Set (外国向けのみ)
これら三つの模型セットは、イオン結晶の代表的な岩塩型構造、セン亜鉛型構造ホタ
ル石型構造、
ペロブスキー石型構造等の主として立方晶形の構造の模型を一つ作っては、
ばらばらにし再び他の構造を作るというやり方で、全てを作ることが出来ます。
1 HGS 分子構造模型の“タマ”
1-1 HGS 分子構造模型の“タマ”は、球、１４面体、２０面体、２６面体、３２面体と５種類
から成り立っていますが、その中心的な位置を占めるのが、１４面体と２６面体で、その
形と法線の角度を下に示します。
h
k
m
F 1
1-2 ８ケの“タマ”１５青と１２本の#17ボンドから、立方体を作ります。立方体の一つの
面と反対側の面に対角線を引いて見て下さい。
“タマ”１７グレイを中心に置いて、#16ボンド２本で、
“タマ”１５青の間を繋ぐと下の
図のような形が出来上がります。
ー1ー
sphere
15 ( blue )
√2
sphere
15 ( blue )
1
√3
√2
spheres
15 ( blue )
spheres
17 ( grey )
45゜
54゜44´
spheres
15 ( blue )
F 2
立方体の平面の対角線は、その１辺を１とするとき、ピタゴラスの定理から、√ 2 です。
２つの 2と１の線で囲まれた平面を考えて下さい。この平面の対角線は√3になります。
つまり立方体の対角線は 3です。です。
正方形の対角線は√2で、立方体の対角線は√3です。今、cosθ＝√2とおいたときθは
４５゜となり、cosθ＝√3とおいたとき、θは５４゜４４’となります。
1-3 もしも、
１４面体の１つの法線の角度が分かれば、他の角度は、下の図のように、
穴にボンドを差し込み、平面の角度を加え合わせ、３６０゜にすることにより、分かり
ます。
F 3
ー2ー
立方体の８隅の“タマ”１５青を１つ置きに、
“タマ”１7グレイで置き換えます。その
残った“タマ”１５青をお互いに線で結ぶと正四面体が出来上がります。
即ち、立方体の８つの角を１つ置きに選び線で結ぶと正四面体になります。
spheres 17 ( grey )
bond ＃17
spheres 17 ( grey )
spheres 15 ( blue )
spheres 15 ( blue )
spheres 17 ( grey )
bond ＃16
bond ＃17
bond ＃16
bond ＃16
spheres 17 ( grey )
spheres 17 ( grey )
bond ＃17
spheres 15 ( blue )
spheres 15 ( blue )
F 4
1-4 先ほど“タマ”１7グレイで置き換えた所を再び、８隅の“タマ”を“タマ”１５青にしま
す。そして８隅の“タマ”は、全て#16ボンドで繋ぎます。
この形は塩化セシウム型構造（CsCl）の単位格子と呼ばれます。単位格子は結晶の構
造を表現する最小の形です。
bond ＃17
spheres 15 (blue)
spheres 15 (blue)
spheres
17 (grey)
bond ＃17
spheres 15 (blue)
F 5
F 6
ー3ー
1-5 次にF6に示すように、立方体の８隅の“タマ”１５青を中心として、大きな球を考えて下さ
い。小さい球から次第に大きくして、丁度立方体の１つの辺の真ん中で、それぞれの球が接
する位まで近づけたとします。
そして、それらの“タマ”を立方体の６つの面に沿って削り落としたとします。８つの角の
それぞれの“タマ”はもとの“タマ”の1/8に相当します。
８隅の1/8の球をそれぞれ中心に向かって逆さまに付けると元の“タマ”になります。
さらに真ん中の“タマ”１７グレイも、同様に“タマ”を大きくして、８つの隅の“タマ”に接
するまでにしたとします。
今、中心の“タマ”をセシウムCs、８つの隅の“タマ”を塩素Clとすると、上記のことから、Cs
とClの比は1:1となります。
1-6 次にF5の模型の中心にある“タマ”１７グレイに#11ボンドを挿入します。その先端に、使
用していない、
色違いの“タマ”をつけます。
1014 Student mini setには、他の“タマ”はありませんが、1004 Student Crystal Structure H
Set や1006 Researcher Inorganic D Set には、いろいろな“タマ”がセットされています。
#11ボンドの先端の“タマ”は、立方体の６つの面の中心に位置します。その面の中心の“タ
マ”６ケを繋ぎ合わせると正８面体が出来上がります。
この形はペロブスキー石型構造の単位格子です。ペロブスキー石型構造の代表例としては、
チタン酸バリウム(BaTiO3)が有名です。
単位格子に含まれる原子の数は、中心のTiが１＊１=1、８つの隅のBaが8＊1=8 、面の中
心の酸素は6＊１/2=3 で1:1:3の比率になります。
ー4ー
HGS分子構造模型で使用している１４面体は、立方体の角を切り落としたことにより、
正４面体、
正６面体、
正８面体の全ての面を含む多面体で、
その法線に当たる部分を
“ボンド”
で繋いで、分子模型で利用するものです。
プラトンの正多面体の内、正５角１２面体の角を切り落とすことにより、正５角１２面体
と正３角２０面体の全ての面を含む３２面体を作りました。３２面体はこれらセットには
含まれていません。３２面体の構造や挿入する“ボンド”の角度については、３２面体の含ま
れている、１７０１Quasicrystal Modelのところで説明致します。
2 大きい“タマ”と小さい“タマ”
HGS分子構造模型には、原則として、大きい“タマ”と小さい“タマ”の２種類の“タマ”があり
ます。
大きな“タマ”は展示用として用意したもので、小さい“タマ”は学習用、研究用として製作
致しました。また、結晶の模型の場合には、数種類の原子を区別するのに、
“タマ”の色だけで
,
,
,
F 8
ー5ー
,
,
,
2.1“タマ”の大小と部品コード
“タマ”の区別は、原則として注文コードに色を指定して行いますが、部品コードはその“タ
マ”が何に使用できるかという立場から区別できるように考えられた記号です。
部品コードでは、原子は原子記号で区別され右肩につけられた数字は穴数を表し、右下の
数字は、多面体の面の数を表しています。
また、いろいろの原子に利用される“タマ”は、
“metal”のmを使用しています。大きな“タ
マ”を表すのには、LargeのLを元素記号の前につけて、更に大文字で区別し、小さな“タマ”を
表すのには元素記号を小文字で表しています。
１４面体を表す右下の数字は省略する場合があります。
部品
コード
名称
タマの大きさ
C414
正四面体炭素
Carbon
tetrahedral 小さいタマ
Small
C
ベンゼン型炭素
Carbon
aromatic
5
20
小さいタマ Small
面の数
穴の数
色
4
14
黒
5
20
黒
14
m14
小さいタマ
金属(Fe,Ni,Co)等 etc.)
Metal(Iron,Cobalt
Small
14
14
赤、青、灰
4
14
LC
正四面体炭素 Carbon
tetrahedral 大きいタマ
Large
4
14
黒
LO414
正四面体酸素 Oxygen
tetrahedral 大きいタマ
Large
4
14
赤
LM
金属(Fe,Ni,Co)等etc.) 大きいタマ Ion(Iron,Cobalt
Large
26
26
黄色、灰色等 26
26
2.2 タマの大きさ
タマの寸法は下記のようになっています。
測定位置
小さいタマ mm
大きいタマ mm
A
10.0
20.0
B
14.69
20.98
C
12.73
18.18
D
15.58
22.27
B
A
E
D
C
E
21.0
F 9
ー6ー
3 “ボンド”
の形状とはめ合い
“ボンド”のはめ合い方式は、A B C の３種類があります。
E型セットはB、G２型セット
はCで、他のセットは、全てAの方式です。
Cの方式は、
他のものと互換性はありませんが、Aの方式の“ボンド”
をB の“タマ”に使用
するのは、外観さえ気にしなければ何ら差し支えありません。
Bのはめ合いでは、
２段目まで十分に挿入して下さい。
結合距離は、
“ タマ”の中心から相対する“タマ”の中心までを正確に計算しています。し
かし“タマ”は球ではなく多面体なので、
“ボンド”の中心から各面までの距離は、それぞれの
面で異なります。
そのため異なった面に
“タマ”
を挿入すると、予定された長さになりません。
その関係を
“guide to Bond insertion”
に説明致します。
● ボンド挿入方法のガイド
F 12
4. 組立例
＊Ｈ１００４ H型セットで組立られる例＊Ｄ D型セットで組立られる例
＊Ｍ１０１４ Miniセットで組立られる例
岩塩型構造 H
D M
塩化セシウム型構造 H
ー8ー
D M
ホタル石型構造
セン亜鉛鉱型構造
H
H
D
D
トリスエチレンジアミン㈽錯体
ペロブスキー石型構造
ウルツ鉱型構造
M
D
H
D
H
D M
ペンタボラン
ー9ー
D
No.6
立方最密充填構造
H
LM 2626 grey
LM 2626 grey
No.6
No.6
No.18
No.18
m14 blue (c4, m8 etc.)
m14 blue (c4, m8 etc.)
正四面体構造 H
D M
ー10ー
正八面体構造 H
m14 blue (c4, m8 etc.)
LM 2626 grey
No.6
m14 blue (c4, m8 etc.)
H
No.6
２連正四面体構造 SiO2 の基本形 H
５応用例
下の模型は補充部品を使用して作ったものです。 cf. http://www.sphere.ad.jp/hgs/model/9100/910_21.html
Researcher Model
91020 Face centered cubic closest packing
91021 Hexagonal closest packing
91022 Body centered cubic closest packing
91023 Rock salt
91024 Zinc blende
91025 Wurtzeit
91026 Diamond
91027 Graphite
91028 Ice
91029 Spinel
91030 Corundum
ー11ー
LM 2626 grey
Contents of 1004, 1014, 1006,
Inorganic and Crystal Sets
Item
Parts
注文
部品
No. コード
cords
コード
1
H
2
C
4
色
Nos.
of
穴数
holes
水色
2
青
4
赤
4
暗青色
4
茶
4
黄色
4
N
4
O
5
Si
6
P
7
S
180°hydrogen sp
4
109°
28′
sp 3
Cl
緑
9
黒
12
5
C20
5
N20
5
B20
8
C20
黒
8
13
N
5
青
5
109°
28′
125°
16′
sp 2
sp 3
8
070°
32′
109°
28′
125°
16′
sp 3
bcc
11
14
青
15
m
15Bk
m
16
m
17
m
14
赤
14
灰
26
26
38-Y LM 26
灰
黄色
90°
120°
30
small 14
hedron
small 20sp 2 hedron
dsp 3
20
small 14hedron
20
24
黒
14
LM 26
5
橙
赤
m
38Gy
青
8
14
small sphere
Ｄ型
セット
16
8
10
形
用途
1014
Mini
crystal set
黒
4
3
Bond
angle
原子価角
1004
H-Set
14
090°
108°
28′
125°
16′
16
15
d 2sp 3
15
24
26
14
sp 3
large 26hedron
045°
60′
090°
109°
28′
125°
16′
ー12ー
16
14
4
6
注文
コード
Å
比率
0.95
用途
O−H
ガイド
拡大率
参照
1
材質
1004
H-Set
1014
Mini
crystal set
Ｄ型
セット
2.5cm／1A
Plastics(white)
(Bond No.2)
2
1
原子間距離
1.10A
1.10
1.20
C−H
1
2
3
1.33
C＝C
3
4
1.40
C＝C
3
5
1.45
C−O
C−N
2
6
1.54
C−C
2
15
7
1.80
C−Cl
C−S
2
8
1.90
9
C−Br
2
2.10
C−l
2
10
1.33
C＝C
2
11
1.85
12
2.00
√3
4
1
2
2
2.20
2
14
2.40
2
2
14
2.60
16
3.08
√3
2
17
3.55
1
18
Plastics(white)
For lattice
30
120
60
60
120
60
60
10
20
2
13
15
1.20A
2
2
10
10
10
2.5cm／1A
10
10
Plastics
(white)
10
10
2
20
10
10
3
20
15
20
Plastics
(white)
Bonus Size (We supply free ! 15cm)
ー13ー
10
10

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