KalziumKalzium on monipuolinen työkalu kemian opiskeluun ja kemiallisten
aineiden ja yhdisteiden tutkimiseen.
Kalzium on kokoelma
tietoa kemiallisista alkuaineista ja työkaluja kemian opiskeluun ja
tutkimiseen. Oletusnäkymässä Kalzium näyttää alkuaineiden jaksollisen
järjestelmän halutussa laajuudessa. Kustakin alkuaineesta ohjelma
sisältää vastaavat tiedot, joita yleensä etsitään esimerkiksi lukiossa
käytettävistä taulukkokirjoista. Taulukkotietojen lisäksi ohjelma
sisältää useita käyttökelpoisia työkaluja, kuten molekyylimuokkaimen,
useisiin kemian laskuihin soveltuvan laskutyökalun sekä kaaviopiirturin.
Kalzium on osa KDE-ympäristön
KDEdu-opetusohjelmapakettia ja sitä voi käyttää hyvin sekä kemian
opiskeluun että alkuaineisiin liittyvän tiedon tietokantana.
Jaksollisessa järjestelmässä alkuaineet esitetään taulukkomuodossa
järjestyslukunsa mukaan järjestettyinä. Kalzium antaa mahdollisuuden
valita useamman eri näkymän välillä. Oletuksena on "Perinteinen
jaksollinen järjestelmä", jossa näkyvissä ovat kaikki alkuaineet siten,
että pääryhmät sekä siirtymäalkuaineet ovat itse taulukossa sekä
lantanoidit ja aktinoidit taulukon alla omana kokonaisuutena. Muina
näkyminä ovat "Lyhyt jaksollinen järjestelmä", jossa näkyvissä ovat vain
pääryhmät, "Pitkä jaksollinen järjestelmä", jossa kaikki alkuaineet ovat
samassa taulukossa, "Siirtymäalkuaineet", joka esittelee nimensä
mukaisesti vain siirtymäalkuaineet sekä "DZ:n jaksollinen järjestelmä",
joka esittää jaksollisen järjestelmän Saksan keskuskomitean ("Deutscher
Zentralausschuss") suosittelemassa muodossa. Siirtyminen eri näkymien
välillä tapahtuu animoidusti, mikä havainnollistaa näiden näkymien
eroja.
Ikkunan vasemmassa sivupalkissa on yleiskuva alkuaineesta, jonka päälle
hiiri on viety. Yleiskuva sisältää alkuaineen nimen, sen kemiallisen
lyhenteen, järjestysluvun sekä atomimassan. Yleiskuvan tilalle voi
vaihtaa myös "Näyttö"-välilehden, jolla pystyy tarkastelemaan
alkuainetaulukon aineiden ominaisuuksia jonkin muuttujan suhteen.
Tarkasteltavaksi ominaisuudeksi voi valita esimerkiksi aineen olomuodon,
jolloin muuttujana on lämpötila Kelvin-asteikolla. Lämpötilaa voi säätää
hiirellä liukusäätimestä ja lämpötilan muuttuessa Kalzium merkitsee
jaksollisen järjestelmän alkuaineet punaisella, sinisellä ja vihreällä
värillä sen mukaan, ovatko alkuaineet tässä lämpötilassa kiinteitä,
nestemäisiä vai kaasumaisia. Ominaisuuksia voi tarkastella myös
animointitilassa, jolloin esimerkiksi lämpötila muuttuu tasaisesti
kylmästä kuumaksi ja alkuainetaulukon väritys kertoo aineiden
sulamisesta ja kaasuuntumisesta.
Kutakin alkuainetta klikkaamalla pääsee tarkastelemaan sen alkuaineen
tarkempia tietoja. Tiedoista löytyvät taulukkotiedot, kuten
sulamispiste, kiehumispiste, atomimassa ja hapetusluvut. Kunkin tiedon
nimi on linkki Wikipedia-artikkeliin, josta voi lukea käsitteen
tarkemman kuvauksen. Toiselta välilehdeltä löytyy kuvana kyseisen
alkuaineen atomimalli, josta voi tarkastella elektronien jakautumista
eri elektronikuorille. Muilta välilehdiltä löytyvät myös alkuaineen
isotooppien ominaisuudet taulukoituina, sekalaista tietoa, kuten
alkuaineen löytäjä ja löytövuosi, tietoa alkuaineen spektristä sekä
linkkejä lisätietoon. Alkuaineita voi vertailla selaamalla tietosivuja
eteen ja taakse pitkin jaksollista järjestelmää alkuaineen
järjestysluvun mukaan.
Kalzium tarjoaa jaksollisen järjestelmän ja taulukkotietojen lisäksi
muina työkaluina molekyylimuokkaimen, isotooppitaulukon, kaaviopiirturin
ja laskutoimitustyökalun. Molekyylimuokkaimella voi tarkastella
atomeista rakennettuja molekyylejä kolmiulotteisina malleina. Työkalu
koostuu näyttötilasta, muokkaustilasta sekä mittaustilasta.
Näyttötilassa voi tarkastella molekyyliä pyörittelemällä sitä
kolmiulotteisesti hiirellä raahaamalla. Zoomaaminen lähemmäs ja kauemmas
tapahtuu hiiren rullalla ja katselupisteen siirtäminen hiiren
kakkospainikkeella raahaamalla. Molekyylejä voi rakentaa
muokkaustilassa. Niitä voi tallentaa tiedostoksi tai avata tiedostosta.
Lisäksi muiden valmiiksi mallintamia molekyylejä voi ladata verkosta
suoraan ohjelman käyttöliittymän kautta.
Muokkaustilassa molekyyliin voi lisätä uusia atomeita kytkemällä ne
aiempiin yksöis-, kaksois- tai kolmoissidoksilla. Ohjelman voi valita
täydentämään orgaanisiin yhdisteisiin tarvittavat vetyatomit
automaattisesti. "Optimoi"-nappia painamalla ohjelma asettelee atomit
3D-malliin oikeaoppisen optimaaliseen asentoon. Mittaustilassa voi
mitata annettujen atomien etäisyyttä, sidosten muodostamaa kulmaa tai
dihedraalikulmaa.
Isotooppitaulukolla käyttäjä voi tarkastella eri alkuaineiden
isotooppien ominaisuuksia toisiinsa verrattuina. Kalziumin laskimilla
puolestaan käyttäjä voi tehdä erilaisia kemiaan liittyviä laskuja.
Tarjolla ovat: molekyylimassalaskin, konsentraatiolaskin, ydinlaskin,
kaasulaskin, yhtälötasapainotin sekä titrauslaskin. Esimerkiksi
molekyylimassalaskimeen voi syöttää yhdisteen molekyylikaavan, jolloin
laskin ilmoittaa molekyylin massan laskemalla sen alkuaineiden
atomimassoista. Yhtälötasapainottimella puolestaan voi etsiä
kokonaiskertoimet, joilla reaktioyhtälön molemmat puolet ovat
tasapainossa.
"Piirrä kaavio"-työkalulla voi havainnollistaa alkuaineiden
ominaisuuksien, kuten järjestysnumero, atomimassa, kiehumispiste tai
sulamispiste, riippuvuuksia toisistaan. Työkalulla valitaan jokin
ominaisuus vaaka-akselille ja jokin toinen ominaisuus pystyakselille
sekä piirrettävät alkuaineet. Työkalu merkitsee kunkin alkuaineen
tasolle tähdellä ja kuviosta voi tämän jälkeen tutkia ominaisuuksien
riippuvuuksia.
Lisäksi ohjelmasta löytyy työkalu R- ja S-lausekkeiden (vaara- ja
turvalausekkeet) tulkitsemiseen, sanasto, jolla voi etsiä lyhyitä
määritelmiä joillekin käsitteille ja kuvauksia työkaluille, sekä
taulukot kreikkalaisista kirjaimista, numeroista ja etuliitteistä.
Kotisivu
http://edu.kde.org/kalzium/Lisenssi
GNU GPLv2
Toimii seuraavilla alustoilla
Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD
Asennus
Ohjelma löytyy useimpiin Linux-jakeluihin suoraan
paketinhallinnasta. Se on saatavilla myös muihin
käyttöjärjestelmiin, joihin on asennettavissa KDE-ympäristö.
Windows-käyttöjärjestelmälle ohjelmasta (ja KDE-ympäristöstä) on
toistaiseksi saatavilla vain kokeellinen versio.
Ohjelman perusnäkymänä on alkuaineiden jaksollista järjestelmää
esittävä taulukko. Vasemmassa reunassa yleiskuvana korostettuna
hiirellä korostettu alkuaine, sen nimi, lyhenne, järjestysluku sekä
atomimassa.
Jaksollinen järjestelmä voidaan esittää useammassa muodossa.
Perinteisessä, lyhyemmässä, pidemmässä, vain siirtymäalkuaineet
näyttävässä tai DZ:n jaksollisena järjestelmänä. Eri näyttötilojen
välillä siirrytään animoidusti, mikä havainnollistaa niiden
eroja.
Alkuainetta klikkaamalla saa esiin kyseisen alkuaineen tarkemmat
tiedot. Yleistiedoissa ovat muun muassa alkuaineen sulamispiste,
kiehumispiste ja atomimassa sekä muita tietoja. Kunkin tiedon nimi
on linkki sen merkityksen selittävälle
Wikipedia-sivulle.
Kunkin atomin atomimalli on tarkasteltavissa. Atomimallista käyvät
ilmi elektronien sijainnit atomissa.
Alkuaineen eri isotooppien tiedot löytyvät kyseisen alkuaineen
isotooppitaulukosta isotoopit-välilehdeltä.
Erillinen isotooppitaulukkotyökalulla voi tarkastella eri
alkuaineiden isotooppien tietoja ja
ominaisuuksia.
Jos vasempaan palkkiin valitaan yleiskuvan tilalle näyttötila,
voidaan tutkia alkuaineiden ominaisuuksia jonkin muuttujan suhteen.
Kuvassa liukusäätimellä voi valita lämpötilan Kelvin-asteikolla ja
alkuaineiden olomuotoa kuvaavat värit vaihtuvat lämpötilan mukaan.
Punainen on kiinteä, sininen nestemäinen ja vihreä kaasumainen.
Ominaisuuksien muutosta muuttujan suhteen voi tarkastella myös
animoidusti.
Kalzium sisältää myös molekyylimuokkain-työkalun, jolla voi
rakentaa molekyylejä ja tarkastella niitä
kolmiulotteisesti.
Muokkaustilassa voi lisätä molekyyliin uusia atomeja yksöis-,
kaksois- tai kolmoissidoksilla. Haluttaessa ohjelma lisää
orgaanisiin yhdisteisiin puuttuvat vetyatomit automaattisesti.
"Optimoi"-nappula asettelee molekyylit kolmiulotteiseen malliin
optimaaliseen asentoon.
Näyttötilassa molekyyliä voi pyöritellä vapaasti hiirellä
raahaamalla. Molekyylin siirtäminen tapahtuu hiiren oikealla napilla
raahaamalla ja zoomaaminen hiiren rullalla.
Valmiita molekyylejä voi tallentaa tiedostoiksi tai ladata
tiedostoista. Muiden tekemiä molekyylejä voi myös ladata verkosta
suoraan ohjelman kautta.
Kalzium sisältää myös laskintyökalun, jolla voi suorittaa
erityyppisiä kemiallisia laskuja, kuten molekyylimassan laskemisia,
konsentraatiolaskuja ja
yhtälöntasapainolaskuja.
Yhtälöntasapainotin-laskimella voi etsiä kokonaislukukertoimet
reaktioyhtälön määräämälle Diofantoksen
yhtälölle.
Kaaviopiirturilla voi vertailla alkuaineiden erilaisten
ominaisuuksien riippuvuuksia toisistaan. Kuvassa vaaka-akselilla
alkuaineen järjestysnumero ja pystyakselilla sen kiehumispiste
Kelvin-asteikolla.
Sanastotyökalu sisältää lyhyitä käsitteiden ja työkalujen
määritelmiä.
Teksti: Pesasa
Kuvakaappaukset: Pesasa
Source:
Kalzium