Modellbauteile II
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Formale Metadaten
Titel |
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Alternativer Titel |
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Serientitel | ||
Teil | 2 | |
Anzahl der Teile | 37 | |
Autor | ||
Lizenz | CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland: Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt in unveränderter Form zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen. | |
Identifikatoren | 10.3203/IWF/W-1502 (DOI) | |
IWF-Signatur | W 1502 | |
Herausgeber | ||
Erscheinungsjahr | ||
Sprache | ||
Produzent |
Technische Metadaten
IWF-Filmdaten | Video ; F, 15 1/2 min |
Inhaltliche Metadaten
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Schlagwörter |
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IWF-Klassifikation |
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ZunderbeständigkeitMolekülmodellMaßstabübertragung
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ErythrozytTankBiologisches MaterialGanglagerstätte
00:32
Blutalkohol
00:59
Wassertropfen
01:12
Single electron transferTubeReglersubstanz
02:03
MolekülWasserErythrozytWassermolekül
02:34
ChemieMonomolekulare ReaktionZunderbeständigkeitChemische Forschung
02:47
Tiermodell
03:29
AtomorbitalMolekülmodell
03:45
Chemische BindungKunststoffTiermodellAtombindungAtomorbitalFarbenindustrieFunktionelle GruppeSetzen <Verfahrenstechnik>Spezies <Chemie>Tube
04:12
KunststoffWasserstoffWasserstoffbrückenbindungIonenbindungTube
04:30
WasserstoffWasserstoffbrückenbindungAtombindungCobaltoxideIonenbindungSauerstoffatomZuchtzielTubeStickstoffatom
04:59
FärbenSpritzgießenFarbenindustrie
05:16
Chemisches ElementTiermodellAtombindungKohlenstoffatomKohlenstoff-14Lactitol
05:31
BindegewebeKunststoffMolekülSauerstoffSpritzgießenWasserWasserstoffStickstoffKohlenstofffaserChemische VerbindungenTiermodellAtomorbitalCobaltoxideWassermolekülAbfüllverfahrenEinsames ElektronenpaarElektronenpaarTubeFleischersatz
07:14
GermaneMannose
07:28
KunststoffTubeAssembly
08:36
GenexpressionMolekülWasserMethanisierungTiermodellAtomorbitalMethanEinsames Elektronenpaar
09:08
MolekülWasserMethanisierungTiermodellFunktionelle GruppeMonomolekulare ReaktionWassermolekülTubeGletscherzungeMolekülmodell
10:05
Chemische StrukturKristallMakromolekülWasserSubstrat <Boden>TiermodellQuarz <alpha->StrukturchemieSetzen <Verfahrenstechnik>OrdnungszahlChemische Forschung
10:45
Chemische StrukturProteineTiermodellNucleinsäurenSetzen <Verfahrenstechnik>Molekülmodell
11:31
TiermodellPipette
12:06
Alkoholfreies GetränkTiermodellPipetteZunderbeständigkeit
13:17
TiermodellBiologisches Material
14:02
TiermodellFarbenindustrie
Transkript: German(automatisch erzeugt)
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Der Vergrößerungsmaßstab von etwa 1 zu 10 hoch 8, der bei den meisten Modellen gewählt wird, ist schlecht vorzustellen. Wir wählen als Vergleichsgröße ein einzelnes rotes Blutkörperchen, also einen Erythrozyt.
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Hier wird gerade eine Blutprobe entnommen, aus der wir dann auch unseren Erythrozyten bekommen werden. Die Schwester, die als Schutz gegen eine Hepatitisinfektion Handschuhe trägt, staut die Armwehne, desinfiziert, sticht ein und entnimmt die Blutprobe aus der Kubitalwehne.
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Selbstverständlich kann man zur Untersuchung einer kleinen Blutmenge, wie wir sie für unseren Vergleich benötigen, auch mit einem Einstich am Ohrläppchen oder in die Fingerbeere arbeiten. Dieser Herr hier, der sowieso Blut abliefern muss, möglicherweise weil sein Blutalkoholgehalt kontrolliert werden soll, wird aber für unseren Versuch gleich ausgenutzt.
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Nach der Blutentnahme wird der Blutstropfen auf einem Objektträger ausgestrichen, gefärbt und für unser Dauerpräparat eingebettet.
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Beim Mikroskopieren darf das Präparat und das Objektiv nicht beschädigt werden. Drehen Sie daher den Objekttisch nie so, dass das Objektiv auf das Präparat gesenkt wird.
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Verfahren Sie vielmehr so, dass Sie bei seitlicher Kontrolle das Objektiv dicht über das Präparat führen und dann unter Durchblick durch den Tubus das Mikroskop mithilfe des Mikroskop-Triebs anheben bis zur Scharfeinstellung.
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Ein Normal-Erythrozyt oder Normozyt hat einen Durchmesser von sieben Mikrometer. Das heißt also, dass er etwa den hundertsten Teil eines Millimeters groß ist.
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Man muss also etwa 30.000 Wassermoleküle aneinander legen, um den Durchmesser des Erythrozyten zu erhalten. Wenn wir unsere Modelle benutzen, dann würde der Durchmesser des Erythrozyten bei gleichem Vergrößerungsmaßstab etwa anderthalb Kilometer betragen.
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Sie entnehmen diesem Größenvergleich, dass die molekularen Dimensionen der Chemie weit unter denen der Lichtmikroskopie liegen.
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Kehren wir nun nach diesem Ausflug an den Reihen zurück zu unseren Modellen. Aus der Reihe der käuflichen Modellbausätze soll ein weiteres Beispiel hier gezeigt werden. Es handelt sich um den sogenannten Orbit-Modellbausatz.
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Alle seine Teile sind aus Plastik hergestellt, sodass der Inhalt des Kastens relativ billig produziert werden kann. Der Orbit-Bausatz gehört zur Gruppe der Röhrchenmodelle. Er ist im Grunde genommen dem Framework-Bausatz sehr ähnlich.
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Er enthält verschiedene Plastikröhrchen, die verschiedene Farbe haben, um die unterschiedlichen Arten der chemischen Bindung zu symbolisieren. Für kovalente Bindungen benutzt man die grünen Röhrchen. Wasserstoffbrückenbindungen sollen mit Hilfe weißer Plastikröhrchen dargestellt werden.
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Im Kasten sind die Abstände angegeben, auf deren Länge die Röhrchen zugeschnitten werden müssen. Es gibt einen Standardabstand für kovalente Bindungen.
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Weiter ist ein vereinheitlichter Radius für Stickstoff- oder Sauerstoffatome vorgesehen. Schließlich gibt es noch eine Schablone für die Länge der Wasserstoffbrückenbindung. Man schneidet die Röhrchen auf die erforderliche Länge zurecht.
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Der Satz enthält Plastikteilchen mit verschiedenen Färbungen. Die Farbkodierung ist dabei wieder die gleiche wie bei den Framework-Modellen und den Carlotten-Bausteinen.
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Das wichtigste Bauelement ist natürlich auch wieder hier das zur Darstellung von sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen. Es gibt außerdem ähnliche Bauteile für die Darstellung des Sauerstoffs einschließlich der freien Elektronenpaare.
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Stickstoff wird häufig durch diese beiden Teile repräsentiert, die natürlich verschiedene Bedeutung haben.
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Phosphor, traditionell durch violette Farbe dargestellt, wird in den Modellen vieler Verbindungen durch dieses Teil symbolisiert. Auch beim Schwefel, stets gelb dargestellt, gibt es ein analoges Bauteilchen. Für den Sauerstoff gibt es noch ein weiteres Plastikteil, das man
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verwendet, wenn man auf die Darstellung der freien Elektronenpaare keinen Wert legt. Wasserstoff wird als einbindiger Bestandteil durch ein weißes Plastikteilchen mit einem Zapfen dargestellt.
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Außerdem gibt es noch eine Fülle anderer stark spezialisierter Bauteile, deren Anwendung am besten beim jeweiligen Benutzungszweck besprochen wird. Das Wassermolekül wird aus zwei Wasserstoffatombauteilen, zwei Plastikröhrchen und
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einem der beiden möglichen Bauteile für den Sauerstoff dargestellt. Verwendet man das Bauteil mit den vier Zapfen, dann sollte man auch die Orbitale markieren, in denen die freien Elektronenpaare lokalisiert sind.
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Neben dem Orbit-Bausatz gibt es einen kleineren, den sogenannten Minit-Bausatz, der recht billig im Buchhandel gekauft werden kann. Wir vergleichen ihn hier mit dem größeren Orbit-Bausatz.
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Es gibt eine Arbeitsanleitung mit deutschem Text. Die Plastikröhrchen sind auf verschiedene Längen bereits vorgeschnitten. Die Kleinheit der Bauteile macht sich beim Zusammenbau ein bisschen nachteilig bemerkbar.
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Die Aussagekraft dieser Minit-Bauteile ist aber im Grund genau die gleiche wie die der größeren Orbit-Teile oder der Framework-Modelle,
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wie wir hier noch einmal durch Vergleich unserer Standardmoleküle Wasser und Methan zeigen.
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Für wissenschaftliche Zwecke hat man die sogenannten Dreiding-Modelle konstruiert, die auch zur Gruppe der Röhrchen- oder Stäbchen-Modelle gehören. Die Bauteile sind sehr präzis gefertigt und daher entsprechend teuer.
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Die stark abstrahierten Modellteile ermöglichen eine genaue Darstellung der Winkel und Abstände. Um diese Daten so korrekt wie möglich zu haben, sind die Dreiding-Modelle fertig zusammengebaut. Das Methan-Molekül liegt rechts auf dem Bild, das Wassermolekül links vor uns.
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Es fällt auf, dass die Wiedergabe der Wasserstoffatome nicht angestrebt ist. Ein Maßstab erlaubt die exakte Messung molekularer Längen anhand der Modelle.
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Im Anfängerunterricht benutzt man gelegentlich sogenannte Kugel-Stäbchen-Modelle, die einen Mitteltyp zwischen Carlotten-Modellen und Stäbchen-Modellen darstellen. Das Prinzip soll nur kurz am Beispiel des Wassers demonstriert werden. Die Atommittelpunkte sind durch Kugeln symbolisiert. Abstände und Winkel sind erkennbar.
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Dieser Modelltyp wird oft in der Strukturchemie eingesetzt, um Gitterstrukturen von Kristallen darzustellen.
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Makromoleküle werden bald sehr unübersichtlich, wenn man größere Vergrößerungsmaßstäbe benutzt und auf größere Detailgenauigkeit achtet. Oft genügt aber hier bei größerer Abstraktion schon die symbolische Darstellung, wie es die BioBit-Modelle anstreben.
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Sie werden zur Darstellung von Proteinstrukturen und von Eigenschaften von Nukleinsäuren benutzt. Wir wollen diesen Modelltyp später bei diesen Anwendungsbeispielen besprechen. Vorerst genügt es zu wissen, dass es viele Modelltypen außer den beiden von uns im kommenden am häufigsten angewandten gibt.
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Obwohl die Framework-Modelle und die Minute-Modelle recht billig sind, kann gelegentlich der Selbstbau von Modellteilen interessant werden. Einige Anregungen hin hierzu wollen wir geben. Stäbchen-Modelle kann man sich aus Pfeifenreinigern selbst bauen. Man schneidet sich passende Längen zurecht und biegt die Abschnitte mit Hilfe einer Winkelschablone passend.
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Bevor man die Teile zusammenklebt, ordnet man sie richtig an.
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Man hängt dazu eine Hälfte zwischen zwei parallel gespannte Schnüre. Die Teile hängen dann durch. Dann setzt man die anderen Teile im rechten Winkel auf und klebt sie fest.
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Die fertigen SP3-Teile verbindet man mit Hilfe von Trinkstrohhalmen, die maßstabsgerecht zugeschnitten sind.
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Der Vergleich mit den käuflichen Modellen fällt gar nicht so schlecht aus. Gelegentlich muss man allerdings die Pfeifenreiniger-Modelle mit Hilfe der Pappschablone neu richten.
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Es braucht wohl nicht betont zu werden, dass man sich mit ein bisschen Geschick auch die Kugel-Stäbchen-Modelle selbst bauen kann.
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Bauanleitungen lassen sich einem Buch entnehmen, dessen Titel sie auch noch einmal im Beimaterial finden.
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Kalottenmodelle lassen sich aus käuflichen Styroporkugeln zurecht schneiden. Man färbt sie dann in der Farbe ein, die der Kodierung entspricht.