공-막대 모형
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1. 개요
공-막대 모형은 분자 구조를 시각적으로 표현하기 위해 사용되는 모형의 한 종류이다. 1865년 아우구스트 빌헬름 폰 호프만에 의해 처음 개발되었으며, 공과 막대를 사용하여 원자와 화학 결합을 각각 나타낸다. 초기에는 주로 주문 제작 방식으로 생산되었으며, 분자 유연성을 보여주는 장점이 있었지만, 모형의 견고함이 부족하다는 단점도 있었다. 1961년에는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 공과 스테인리스강 막대를 사용하여 소형화된 모형이 제작되면서 정밀한 구조를 표현할 수 있게 되었다. 공-막대 모형에서는 각 원자를 나타내는 공의 색상에 대한 공식적인 규격은 없지만, 관례적으로 특정 색상 조합을 사용한다.
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| 공-막대 모형 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 분자 모형 |
| 용도 | 분자 구조 시각화 화학 교육 |
| 상세 정보 | |
| 구성 요소 | 공 (원자 표현) 막대 (화학 결합 표현) |
| 특징 | 원자 간 연결 관계 강조 결합 길이 및 분자 기하학적 구조 표현 |
| 장점 | 3차원 구조 직관적 이해 간단한 제작 및 사용 |
| 단점 | 원자의 크기 및 전자 분포 미반영 복잡한 분자 표현의 어려움 |
2. 역사
1865년, 독일의 화학자 아우구스트 빌헬름 폰 호프만은 최초로 공-막대 분자 모형을 개발하여 영국 왕립 연구소 강의에서 사용하였다.
전문 회사들은 주문 제작 방식으로 키트와 모형을 생산했는데, 초기 회사 중 하나는 영국 케임브리지셔주 보티샴에 있는 Woosters였다. 이 모형은 단일 막대 결합을 중심으로 회전이 가능하여 분자 유연성을 보여주는 장점이 있었지만, 모형이 흐물흐물해지는 단점도 있었다.
1961년, 에든버러의 Beeverses Miniature Models (현재 Miramodus로 운영)는 PMMA 공과 스테인리스강 막대를 사용하여 소형 모형을 제작했다.[3]
2. 1. 초기 역사
1865년, 독일의 화학자 아우구스트 빌헬름 폰 호프만은 최초로 공-막대 분자 모형을 개발하였다. 그는 영국 왕립 연구소에서의 강의에서 이 모형을 사용하였다.[3]호프만이 만든 메테인(CH4) 공-막대 모형은 당시의 과학적 지식에 기반하여 만들어졌으나, 이후 발견을 통해 그 기하학적 구조는 틀린 것으로 밝혀졌다.
2. 2. 발전 과정
전문 회사에서 주문 제작 방식으로 키트와 모형을 생산하였다. 초기 회사 중 하나는 영국 케임브리지셔주 보티샴에 있는 Woosters였다. Woosters의 모형은 정사면체, 삼각, 팔면체 구멍 외에도 24개의 범용 구멍이 있는 공을 사용하여 다양한 분자 구조를 표현할 수 있었다. 이 모형은 단일 막대 결합을 중심으로 회전이 가능하여 분자의 유연성을 보여줄 수 있었지만, 동시에 모형이 흐물흐물해지는 단점도 있었다. 대략적인 축척은 1 옹스트롬당 5cm(0.5m/nm 또는 500,000,000:1)였지만, 모든 원소에 대해 일관되지 않았다.[3]에든버러에 있는 Beeverses Miniature Models (현재 Miramodus로 운영)는 1961년에 PMMA 공과 스테인리스강 막대를 사용하여 소형 모형을 제작했다. 이 모형에서는 정밀한 결합각과 결합 길이를 가진 개별적으로 구멍을 낸 공을 사용하여 크고 견고한 형태로 대규모 결정 구조를 정확하게 만들 수 있었다.[3]
3. 색상 관례
공-막대 모형에서 원자의 색상은 공식적인 규격은 없지만, 관례적으로 사용되는 조합이 있다. 예를 들어 산소는 적색, 탄소는 회색, 질소는 청색, 수소는 백색으로 표현된다. 자세한 내용은 CPK 색상이나 [http://jmol.sourceforge.net/jscolors/] 문서를 참조할 수 있다.
3. 1. 일반적인 색상
공-막대 모형에서 각 원자를 나타내는 공의 색상은 공식적인 규격은 없지만, 관례적으로 사용되는 색상 조합이 있다.
''(CPK 색상이나 [http://jmol.sourceforge.net/jscolors/] 등도 참조)''
3. 2. 추가 정보
원자의 색상은 공식적인 규격은 없지만, 관례적으로 다음과 같은 조합이 사용된다.
CPK 색상이나 [http://jmol.sourceforge.net/jscolors/] 등도 참조할 수 있다.
참조
[1]
논문
Ball and stick models for organic chemistry
[2]
서적
Chemistry: The Molecular Science
https://archive.org/[...]
Jones & Bartlett Learning
1997
[3]
웹사이트
(Cecil) Arnold Beevers
http://www.scottish-[...]
2017-11-29
[4]
논문
Ball and stick models for organic chemistry
https://archive.org/[...]
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