I modellini nella didattica chimica 4: Biglie & Molle

I modellini biglie e molle incorporano in un certo modo tutta la storia raccontata nelle tre precendenti puntate (qui qui e qui). In primis, si richiamano immediatamente ai modellini pallina e bastoncino di Hofmann.

La molecola dell'acqua con i modellini di Hofmann e con i modellini "Biglie & Molle"

 

La biglia rappresenta la carica positiva al centro dell’atomo. E cioè il nucleo (nel caso dell’idrogeno) o il nucleo insieme agli strati più interni dell’atomo (nel caso degli atomi con tanti elettroni).

Le molle, in numero variabile, rappresentano gli elettroni in grado di formare legami. Le molle, con la loro disposizione geometrica, richiamano un po’ gli orbitali. In un certo senso la molla con le sue spire e lo spazio tra le spire rappresenta sia l’elettrone sia il “posto libero”.

Per rappresentare il legame ionico si può “staccare” una molla-elettrone dalla biglia e “attaccarla” all’altro atomo, ma non è questa la caratteristica principale del modello.

Il modello permette di rappresentare il legame covalente come sovrapposizione delle molle.

Il legame covalente come sovrapposizione di molle

 

Questi modellini possono servire in classe per diverse attività. In particolare, la costruzione di molecole grazie a schede che propongono una lunga lista di molecole, con complessità crescente. Si possono anche rappresentare reazioni chimiche.

Le attività si possono accompagnare con altri modelli molecolari, per esempio virtuali, per fornire più punti di vista sul mondo microscopico. La visualizzazione di atomi e molecole al computer ha una lunga storia, e al giorno d’oggi sono disponibili visualizzatori interattivi come Jmol e JSmol che permettono di visualizzare, ingrandire, rimpicciolire, ruotare, animare una molecola anche molto complicata.

Nelle successive tre finestre vediamo la molecola di caffeina in tre diversi “stili” o “schemi” di visualizzazione.

La visualizzazione “Ball & Stick”, che ci ricorda i diagrammi di Couper e Crum Brown, i modellini a pallina e bastoncino di Hofmann e i nostri a biglie e molle.

La visualizzazione “SpaceFill”, che ci ricorda le formule di Loschmidt e i modellini CPK di Corey, Pauling e Koltun.

La visualizzazione a “WireFrame” (scheletro col fil di ferro) e in più le superfici punteggiate alla Van der Waals, una rappresentazione intermedia tra le due. Essa ci ricorda la rappresentazione degli atomi della meccanica quantistica, e il nostro modellino dell’atomo come soffione.

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