Saturday, July 13, 2024

珠串組合益智積木與珠立方

珠串積木是一種全新的張力構建體系,利用具有預應力的線型珠串,通過適當的交叉連結,可以用來搭建各種張力結構。線型珠串中繃緊的彈性繩,具備有預應力因而產生張拉力,並造成珠子彼此間硬殼排斥力與壓縮力,張拉力與壓縮力的均衡,讓整體結構達到自平衡的狀態。這種珠串積木可以應用來建構許多微觀分子的價球模型,其中珠子代表分子中的價電子對,而繃緊的彈性繩給出張拉力,扮演將電子對束縛在分子內所需的吸引力,通過張拉力與壓縮力彼此的均衡,巧妙地模擬微觀分子的平衡幾何結構!

最簡單的珠串積木系統由四條五珠串組成,可用來建構幾個最基本的多面體烷——四面體烷、三棱烷、立方烷(珠立方),以及金二十的正四面體結構。


搭建珠串張力分子模型的基本步驟為「交叉連結」。如下圖兩條四珠串所示,將這兩條四珠串沿中間的珠隙彼此交叉,然後放鬆,彈性繩內的預應力所產生的拉力,讓珠子緊蹦在一起,環繞在交叉位置的四個珠子,其球心位置以正四面體的排列方式。


立方烷是一種籠形碳氫化合物,分子式為C8H8,其碳原子位在正立方體的八個頂點, 每一個碳原子連接到相鄰的三個碳原子與指向外側的氫原子。立方烷的價球模型中的 灰球代表組成碳碳單鍵的電子對,而白球則是組成碳氫鍵的電子對。


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