CC BY
365
УДК 530(091); 378.14
М. Ф. Каримов
Компьютерная база данных химических элементов согласно периодической системе Д. И. Менделеева
Бирская государственная социально-педагогическая академия 452323, г. Бирск, ул. Интернациональная, 10; факс: (214) 2-64-55
Создано на основе традиционной периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева посредством системы управления базами данных Access развернутое компьютерное описание свойств известных атомов и их соединений. Оценена научная и дидактическая эффективность использования компьютерной базы данных по химическим элементам настоящими и будущими исследователями и преобразователями природной и технической действительности.
Ключевые слова: периодическая система химических элементов, система управления базами данных, создание, представление и использование компьютерной базы данных химических элементов.
Фундаментальным достижением, обобщающим результаты научной деятельности европейских естествоиспытателей в середине XIX в. по упорядочению и систематизации химических элементов, явилось открытие периодического закона и периодической системы элементов Д. И. Менделеевым (1834-1907) в 1869 г. 1.
Основные научные положения, отраженные в периодическом законе и в периодической системе химических элементов Д. И. Мен-
2 3
делеева 2' 3, сводятся к следующим утверждениям:
1. Свойства элементов находятся в периодической зависимости от их атомного веса.
2. Наглядным представлением периодического закона является периодическая система элементов, имеющая табличную форму.
3. Ожидается открытие неизвестных простых тел, сходных по свойствам с алюминием и кремнием.
4. Возможно исправление величины атомного веса элемента на основе знания свойств его аналога.
5. Ряд аналогичных свойств элементов открывается по величине веса их атомов.
Открытия в 1875 г. французским ученым П. Лекок де Буабодраном (1838-1912) неизвестного элемента — галлия 4, в 1879 г. шведским ученым Л. Ф. Нильсоном (1840—1899) —
скандия 5 и в 1886 г. немецким естествоиспытателем К. А. Винклером (1838—1904) — германия 6 привели к окончательному и всеобщему признанию научным сообществом достоверности и фундаментальности периодического закона Д. И. Менделеева.
В настоящее время установлено, что периодический закон Д. И. Менделеева универсален для всех материальных объектов Вселенной и его периодическая таблица химических элементов является ориентирующим фундаментом для всех естественно-математических наук.
Компьютерная система управления базами данных (СУБД) Access, обеспечивающая автоматизацию процесса сбора, обработки, упорядочения, представления и использования научно-технической информации об объектах, процессах и явлениях действительности, позволяет существенно расширить описание свойств химических элементов согласно их периодической таблице, предложенной Д. И. Менделеевым.
Среди включенных в содержание теоретической и методической подготовки будущих исследователей и преобразователей природной, технической или социальной действительности, в рамках проектирования и реализации учебного процесса, согласно общекультурным дисциплинам «Информатика» и «Математика и информатика», выделяется ряд тем, освещающих функциональные возможности СУБД Access, со следующими определениями.
Данное — это показатель, отражаемый субъектом познания или преобразования реальности и характеризующий объект окружающей нас действительности, принимающий числовое, текстовое, логическое, мемориальное, гиперссылочное или иное значение.
Запись — это совокупность различных данных об одном и том же объекте действительности.
Поле — это определенная категория сведений об объектах, входящая в состав записи.
Дата поступления 13.06.07
Гиперссылка — это команда перехода, позволяющая выводить на экран компьютера числовую, текстовую, графическую или иную информацию, созданную посредством прикладных программ системы Microsoft Office или хранящуюся в Web-страницах и документах глобальной компьютерной сети Internet.
Алгоритм создания компьютерной базы данных химических элементов согласно периодической системе Д. И. Менделеева состоит из следующей последовательности действий:
1. Включить персональный компьютер, выйти на рабочий стол операционной системы Windows XP и запустить в действие СУБД Access.
2. Выбрав пункт Новая база данных в режиме Создание, вызвать на экран компьютера окно Файл новой базы данных и задать имя создаваемого файла как Системахимэле-ментов, помещаемого в папку Мои документы.
3. В окне Системахимэлементов: база данных (формат Access 2000) выбрать в списке способов создания таблицы базы данных, помещенных в правой части окна, пункт Создание таблицы в режиме конструктора.
4. Заполнить в окне Таблица1: таблица строки столбцов Имя поля, Тип данных и нижний бланк для задания свойств полей, обязательно указав их размеры: а) Периоды, Текстовый, 5; б) Ряды, Числовой, Целое, 3;
в) Группа alb_, Гиперссылка, 23;
...; м) Группа_а3_VIII Ь3_, Гиперссылка, 23.
5. При закрытии окна Таблица1: таблица
щелчком указателем «мыши» по правому верхнему маленькому косому крестику согласиться на сохранение изменения макета или структуры таблицы базы данных и на создание ключевого кодового поля в ней.
6. Осуществив двойной щелчок посредством указателя «мыши» и левой ее кнопки по пиктограмме Таблица1 в окне Системахимэлементов: база данных (формат Access 2000), перейти к ее заполнению соответствующими текстовыми, числовыми и гиперссылочными данными согласно периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева.
Результат исполнения приведенного выше алгоритма создания компьютерной базы данных химических элементов по периодической системе Д. И. Менделеева представлен в табл. 1.
Структура компьютерной базы данных химических элементов (табл. 1) во многом сходна с традиционной периодической таблицей химических элементов Д. И. Менделеева. Поэтому, как показывает дидактический опыт, будущие и настоящие исследователи и преобразователи физической, химической и технической действительности практически не тратят время на освоение структуры компьютерной
Таблица 1
Рабочее окно СУБД Access со структурой компьютерного варианта периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева
базы данных химических элементов, построенной на основе менделеевского принципа подразделения периодической системы элементов на группы и периоды.
В компьютерной ячейке-месте химического элемента, определяемом номерами группы и периода периодической системы Д. И. Менделеева, записана гиперссылка, указывающая на местонахождение файла с развернутым текстовым, табличным, графическим или иным описанием физических свойств известного атома и его химических соединений.
В качестве демонстрационного примера можно выделить гиперссылку http:// Г271 58,93 кобальт Co, расположенную на пересечении группы a2 VIII b2 и периода 4ab, указывающую на файл [27]_58,93_ кобальт_Со, размещенный в папке Мои документы, содержащий текстовую, табличную, графическую и иную информацию относительно свойств химического элемента кобальта и его соединений.
Порядок-алгоритм создания файла [27]_58,93_кобальт_Со и формирования гиперссылки на него из СУБД Access сводится к следующей последовательности действий:
1. С помощью системы текстового процессора Microsoft Word создать документ о физических и химических свойствах кобальта в текстовом, табличном, графическом и ином представлениях и его Сохранить как файл [27]_58,93_кобальт_Со в папке Мои документы.
2. Щелкнув указателем «мыши» и правой ее кнопкой на ячеистой записи [27]_58,93_кобальт_Со окна Microsoft Access — [Таблица1: таблица], открыть контекстное меню, где выбрать полосу Гиперссылка.
3. В появившемся контекстном подменю выбрать полосу Изменить гиперссылку и далее в открывшейся папке My documents осуществить выбор файла [27]_58,93_ кобальт_Co с последующим нажатием оконной кнопки Ok.
4. Удостовериться во внедрении в СУБД Access развернутой информации о физических и химических свойствах кобальта и его соединений посредством щелчка указателем «мыши» и левой ее кнопкой на ячеистой записи [27]_58,93_кобальт_Co.
5. Произвести действия, аналогичные предыдущим 1—4 шагам, для заполнения соответствующей информацией остальных ячеек таблицы формируемой компьютерной базы данных химических элементов.
В табл. 2 представлен табличный фрагмент компьютерного файла [27]_58,93_ кобальт_Со о свойствах химического элемента кобальт.
Ряд творчески активных преподавателей-ученых и студентов высших учебных заведений, изучающих общекультурные дисциплины «Химия», «Физика» и «Концепции современного естествознания», начиная с 90-х годов XX века, после ознакомления с функциональными возможностями систем управления базами данных dBASE, Framework, Радуга, FoxPro, Clipper, Paradox или Access 17, проявил самостоятельный познавательный интерес к созданию компьютерной базы данных химических элементов согласно периодической системе Д. И. Менделеева.
Будущие исследователи и преобразователи действительности, создавшие собственные компьютерные базы данных химических элементов, обладают, как показывает дидактический опыт, высоким уровнем академической успеваемости по всем естественно-математическим и общетехническим дисциплинам.
В связи с этим, курсовая работа студентов по компьютерным базам данных из различных предметных областей физики, химии, биологии, экономики или социологии, руководимая преподавателями-учеными, в настоящее время становится традиционной формой организации учебно-исследовательского процесса, проектируемого и реализуемого в высшей школе.
Анализируя и обобщая приведенный выше краткий материал о создании и использовании компьютерной базы данных химических элементов согласно периодической системе Д. И. Менделеева, можно сформулировать следующие выводы:
1. Система управления базами данных типа Access, имеющая широкий спектр функциональных возможностей относительно оперативного ввода в компьютер и модифицирования сведений и знаний об объектах, процессах и явлениях действительности, высокоскоростного выполнения поиска и осуществления различных форм представления научно-технической информации в числовом, текстовом, табличном, графическом и ином видах, осваиваемая студентами вузов в процессе изучения общекультурных дисциплин «Информатика» или «Математика и информатика», служит для будущих и настоящих исследователей и преобразователей природной, технической или социальной реальности основной информационной технологией накопления, хранения
Таблица 2
Развернутое с помощью гиперссылки представление об основных физических и химических свойствах и приложениях кобальта и его соединений
Кобальт и его соединения Свойства и применения Литература
Ядро атома кобальта Число протонов в ядре атома кобальта равно его порядковому номеру 27. Нейтроны в данном ядре составляют 32 единицы. Мезоны, обусловливающие ядерные силы, способствуют связи между нуклонами. К. А. Гладков 7
Атом кобальта Электронной конфигурацией атома кобальта, обуславливающей его химические свойства, является энергетическая и спиновая структура ви- да182(п)282(п)2р6(ппп)382(п)зр6(ппп)за7(ппттт)482(п). В. И. Рыдник 8
Изотопы кобальта Искусственно радиоактивными изотопами кобальта являются 60Со с периодом полураспада Т1/2 = 5.27 года, используемый как гамма-излучатель, 58Со(Т1/2 = 72 сут.), 57Со(270 сут.) и 56Со(77 сут.). И. П. Селинов 9
Кристаллический кобальт До 417 оС кобальт обладает гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой, выше этой температуры ее решетка кубическая гранецентрированная. Магнитный и жаропрочный материал. В. Ю. Коган 10
Аморфный кобальт При радиочастотном катодном распылении мишени из кобальта на водоохлаждаемую подложку получаются аморфные пленки, обладающие уникальными магнитными и электрическими свойствами. М. Ф. Каримов 11
Оксиды кобальта Монооксид СоО — серо-зеленые кристаллы с кубической решеткой, оксид Со3О4 — черные кристаллы с кубической решеткой типа шпинели. Используются как катализаторе в органическом синтезе. И. В. Пятницкий 12
Гидроксиды кобальта Гидроксид кобальта (II) Со(ОН)2 — розовые и фиолетовые кристаллы с гексагональной структурой. Применяется для получения солей кобальта и катализаторов, используемых в химическом производстве. К. А. Большаков 13
Сульфиды кобальта Сульфид кобальта Со8 — черные гексагональные кристаллы, используемые как катализатор гидродесульфирования органических соединений серы в нефтеперерабатывающей промышленности. Я. Н. Мали- 14 ночка
Нафтенат кобальта Раствор нафтената кобальта представляет собой смесь раствора сульфата кобальта с натриевым мылом нафтеновых кислот и используется в качестве ускорителя твердения полиэфирных смол. Н. С. Наметкин 15
Резинат кобальта Резинат кобальта, приготовленный сплавлением светлых сортов канифоли с ацетатом кобальта, находит применение в химической промышленности в процессе получения олифы. И. И. Барды-шев 16
и демонстрации различных моделей фрагментов материального и духовного мира.
2. Основная табличная форма представления данных об объектах действительности, создаваемая и реализуемая начинающими и творящими субъектами познания и преобразования природы, технологий или общества, посредством использования функциональных возможностей компьютерных систем типа Access, является наиболее соответствующей традиционной форме описания и отражения содержания фундаментального закона Д. И. Менделеева об изменении свойств химических элементов по мере увеличения значений положительных электрических зарядов ядер их атомов.
3. Многофункциональная технология гиперссылки, успешно внедренная в систему управления базами данных типа Access, обеспечивает деятелям учебного или научного познания и преобразования окружающего нас мира широкую возможность в принципе неограниченного увеличения объема и углубления
содержания научных знаний о свойствах химических элементов и их соединений, имеющих исходные краткие сведения в ячейках компьютерного варианта периодической табличной системы Д. И. Менделеева.
Литература
1. Менделеев Д. И. // Журнал Русского химического общества.— 1869.— Т.1.— Вып. 9 и 10.— С. 60.
2. Mendeljeff D. I. // Annalen der Chemischen Pharmacy.— 1871.— Supplement. — Bd. 8.-S. 133.
3. Менделеев Д. И. Периодический закон.— М.: Изд-во АН СССР, 1958.- 830 с.
4. Lecoq de Boisbaudran P. E. // Comptes rendues.- 1875.- Vol. 81.- P. 493.
5. Nilson L. F. // Konglich Svenska Akademien Forhandling.- 1879.- № 3.- S. 47.
6. Winkler Cl. A. // Berichte Deutsche Chemische Gesellschaft.- 1886.- Bd. 9.- S. 210.
7. Гладков К. А. Атом от А до Я.- М.: Атомиздат, 1974.- 271 с.
8. Рыдник В. И. Законы атомного мира.- М.: Атомиздат, 1975.- 367 с.
9. Селинов И. П. Изотопы. Т.1. Справочные таблицы Ъ - 1-62.- М.: Наука, 1970.- 623 с.
10. Коган В. Ю., Петухова Н. Е. Кобальт.- М.: Центр международных проектов ГКНТ СССР, 1986.- 51 с.
11. Каримов М. Ф., Кандаурова Г. С. // Физика металлов и металловедение.- 1981.- Т.51.-Вып.3.- С. 663.
12. Пятницкий И. В. Аналитическая химия кобальта 27Со58,9332.- М.: Наука, 1965.- 560 с.
13. Большаков К. А. Химия и технология кобальта: Уч. пособие.- М.: Изд-во МИТХТ, 1981.- 84 с.
14. Малиночка Я. Н. Сульфиды в сталях и чугу-нах.- М.: Металлургия, 1988.- 246 с.
15. Наметкин Н. С., Егорова Г. М., Хамаев В. Х. Нафтеновые кислоты и продукты их химической переработки.- М.: Химия, 1987.- 184 с.
16. Бардышев И. И., Бронникова Г. В. Резинаты различных канифолей. // Труды II Всесоюзного научно-технического совещания «Синтетические продукты из канифоли и скипидара».-Горький: Волго-Вятское книжн. изд-во, 1970.— С. 385.
17. Каримов М. Ф. Подготовка будущих учителей-исследователей информационного общества: Монография.- Челябинск: Изд-во ЧГПУ «Факел», 2002.- 612 с.
