Das Handbuch zu Kalzium
Copyright © 2001, 2002, 2004, 2005 Carsten Niehaus
Copyright © 2005 Anne-Marie Mahfouf
Es ist erlaubt, dieses Dokument zu kopieren, zu vertreiben und/oder zu ändern gemäß den Bedingungen der GNU Free Documentation Licence, Version 1.1 oder irgend einer späteren Version, wie sie von der Free Software Foundation veröffentlicht wurde; ohne die invarianten Abschnitte, ohne Texte auf der vorderen Umschlagseite, und ohne Texte auf der hinteren Umschlagseite. Eine Kopie der Lizenz findet sich im Abschnitt "GNU Free Documentation License".
Kalzium ist ein Programm, das Ihnen das Periodensystem der Elemente (PSE) zeigt. Sie können Kalzium benutzen, um nach Informationen über Elemente zu suchen oder um Fakten über das PSE zu lernen.
Inhaltsverzeichnis
Kalzium bietet Ihnen alle Informationen über das PSE (Periodensystem der Elemente). Sie können viele Informationen über die Elemente nachschlagen und die Elemente auch nach verschiedenen Kriterien farbig hervorheben. Kalzium ist frei und lizensiert unter der GNU Public License.
Sie können im Periodensystem die Elemente nach Gruppen, Blöcken, Säureverhalten, Familie, Kristallstruktur oder unterschiedlichen Aggregatzuständen durch Farben markieren. Für einen Bereich von Elementen können Sie Daten graphisch darstellen (Gewicht, Masse pro Neutron, Dichte, Ionisationsenergie, zweite Ionisationsenergie, Elektronegativität). Und es gibt eine Zeitleiste, mit der Sie für ein bestimmtes Datum alle damals bekannten Elemente anzeigen lassen können. Auch gibt es einen Rechner, mit dem Sie molekulare Masse von Molekülen berechnen können.
Hier sehen Sie Kalzium beim ersten Start, entweder aus dem K-Menü->Lernprogramme->Wissenschaft->Kalzium oder mit Alt+F2 und der Eingabe kalzium.
Kalzium ist unterteilt in einen Navigationsbereich auf der linken Seite (in Rot, 1) und in das Periodensystem der Elemente auf der rechten Seite (in Blau, 2). Das Standardmenü erlaubt Ihnen auszuwählen, was angezeigt werden soll, und die Statuszeile zeigt weitere Informationen an. Sie können die Seitenleiste ausblenden, wenn Sie im Menü -> auswählen.
Wenn Sie den Mauszeiger über ein Element im Periodensystem bewegen, erscheint eine Kurzinfo mit einer Abbildung (wenn vorhanden) des Elements, der Ordnungszahl und der Masse. Im Navigationsbereich wird eine Übersicht des gewählten Elements im Unterfenster Übersichtangezeigt.
Sie können die Kurzinfo abstellen, indem Sie -> auswählen.
Sie können unterschiedliche Ansichten für das Periodensystem auswählen: Die Elemente nach Familie, nach Gruppe, nach Kristallstruktur, nach dem Säureverhalten, usw. anzeigen. Alles dies können Sie in der Menüleiste unter -> ändern.
Wenn Sie genauere Informationen über ein Element erhalten wollen, klicken Sie im Periodensystem auf das betreffende Element und der ausführliche Informationsdialog wird angezeigt.
Sie können sich Daten grafisch darstellen lassen, indem Sie -> wählen. Für die y-Achse wählen Sie, was Sie grafisch darstellen wollen und für die x-Achse die Anzahl der Elemente, die dargestellt werden sollen. Das Bildschirmfoto unten zeigt die Masse der Elemente 1 bis 111 in der grafischen Darstellung.
Das Glossar (->) erklärt die wichtigsten chemischen Fachbegriffe und zeigt Bilder der gebräuchlichsten Geräte zusammen mit einer Beschreibung.
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Hier sind einige Bildschirmfotos von Kalzium in Aktion:
Sie sehen, dass Kalzium einfach zu benutzen ist und nützlich für alle für Studierende aller Altersstufen. Es ähnelt sehr einer schnellen und kleinen Datenbank.
Sie erreichen den Informationsdialog, wenn sie mit der Maustaste auf ein Element klicken. Er ist nur im Unterfenster Übersicht verfügbar oder wenn der Navigationsbereich ausgeblendet ist. In diesem Dialog bekommen Sie alle Informationen zum jeweiligen Element. Mit den Knöpfen im unteren Teil des Dialogs oder mit dem Mausrad können Sie ganz schnell auf das nächste Element wechseln, ohne den Dialog schließen zu müssen.
Im Unterfenster Übersicht finden Sie die wichtigsten Informationen über ein Element. In der Mitte sehen Sie das Symbol des Elements mit der Ordnungszahl links oben. Unten links wird der Name des Elements angezeigt, unten rechts befinden sich die wichtigsten Oxidationsstufen des Elements. Unter diesen befindet sich weiterhin die relative Atommasse des Elements.
Das Unterfenster Atommodell zeigt die Atomschalen an. Jedes Orbital steht für eine Atomschale und jeder gelbe Kreis stellt ein Elektron dar.
Das Unterfenster Chemische Daten zeigt einige Atomdaten. Der erste Eintrag ist Orbitalstruktur, der nächste ist die Dichte.
Abhängig von den vorhanden Daten in Kalzium sehen Sie verschiedene Radien des Elements. Der Atombindungsradius ist der Radius eines nicht geladenen Atoms des Elements in einer Molekülverbindung. Das könnte z. B. der Abstand zwischen O-H in Wasser sein. Der atomare Radius hingegen ist der Radius des Atoms im elementaren Zustand, wenn es z. B. keinerlei Verbindung zu einem anderen Atom hat. Der van der Waals Radius ist als Abstand zwischen zwei Atomen der gleichen Art in zwei gleichen Molekülen definiert. Zum Beispiel zwei Kohlenstoffatome in Propan. Der letzte mögliche Radius ist der Radius eines ionisierten Atoms, der die Ladung enthält.
Die Masse eines Elements ist der Durchschnitt der Massen aller Isotope in Relation zu ihrer prozentualen Häufigkeit.
Manche Elemente haben Informationen über ihre Isotope.
Die Masse dieses Isotops.
Die Anzahl der Neutronen, die dieses Isotop besitzt.
Der Prozentsatz an vorkommenden Atomen, die von diesem Isotopentyp sind, wird auch Isotopenhäufigkeit genannt.
Nur instabile Isotope haben eine Halbwertszeit. Die Halbwertszeit ist als ein Zeitwert definiert, in dem die Hälfte des vorliegenden Isotops zerfallen ist.
Manche Isotope sind bekannt dafür, dass sie beim radioaktiven Zerfall Teilchenstrahlung aussenden. Jede Umwandlung durch radioaktiven Zerfall weist eine typische Energiemenge auf, die neben der Zerfallsart aufgelistet ist.
Der Spin des Kerns und seine Parität.
Das magnetische Dipolmoment des Kerns. Wird in Einheiten des nuklearen Magnetons gemessen.
Das Verschiedenes Unterfenster gibt Ihnen weitere Informationen zum aktuellen Element, z. B. das Jahr, in dem es entdeckt wurde, die Häufigkeit in Krustengestein, die Masse (Masse pro Neutron) und die Herkunft des Namens.
Das Unterfenster Energien gibt Ihnen Informationen über verschiedene Energiedaten des ausgewählten Elements.
Falls Kalzium Informationen über das Emissionsspektrum dieses Elements hat, werden diese hier im oberen Teil der Seite angezeigt. Die angezeigte Wellenlänge vergrößert sich von links nach rechts. Das sichtbare Licht hat Wellenlängen zwischen 380 und 780 Nanometer (nm). Zum Beispiel entspricht eine Wellenlänge von 550 nm der Farbe Grün.
Es gibt zwei Wege, um sich das Spektrum zu vergrößern. Mit den Drehfeldern unterhalb des Spektrums werden die erste und letzte Wellenlänge des Spektrums festgelegt. Desweiteren können Sie auch den Mauszeiger über das Spektrum halten, die linke Maustaste gedrückt lassen und die Maus bewegen. Den Bereich, in dem Kalzium vergrößern kann, wird mit einer weißen Linie markiert. Wenn Sie die Maustaste loslassen, vergrößert Kalzium den markierten Bereich.
Am Ende der Seite finden Sie den Knopf Spektrum als Bild exportieren. So können Sie das aktuelle Spektrum als eine Bilddatei abspeichern.
Um das Spektrum um 10% herauszuzoomen klicken Sie mit der rechten Maustaste, während Sie mit dem Mauszeiger über dem Spektrum sind.
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Die Nummerierung ist eine Möglichkeit, die 18 Gruppen im Periodensystem zu kennzeichnen. Sie können die Nummerierung auf IUPAC, Alte IUPAC oder CAS einstellen oder sie ganz ausschalten.
Im Menü finden Sie folgende Optionen, um die Nummerierung einzustellen:
. Wenn diese Option angekreuzt ist, wird keine Hauptgruppennummerierung angezeigt.
(Standard): Die IUPAC ist die International Union of Pure and Applied Chemistry (deutsch etwa: Internationale Vereinigung der reinen und angewandten Chemie). Das ist eine Organisation, die die meisten Standards für Chemiekonzerne festlegt. Das neue UPAC System nummeriert die Spalten mit arabischen Ziffern von 1 (eins) bis 18 (achtzehn).
: Der CAS ist der Chemical Abstracts Service. Im CAS System werden die Buchstaben A und B benutzt, um die Elemente der Hauptgruppe (A) und die Übergangselemente (B) zu kennzeichnen. Obwohl die Benennung der IUPAC das offizielle System ist, wird die Nummerierung des CAS immer noch in Schulen und Labors benutzt.
: Das alte IUPAC System kennzeichnet die Spalten mit römischen Zahlen, gefolgt entweder vom Buchstaben „A“ oder „B“. Die Spalten 1 bis 7 werden von „IA“ bis „VIIA“ nummeriert, die Spalten 8 bis 10 mit „VIIIA“, die Spalten 11 bis 17 mit „IB“ bis „VIIB“ und Spalte 8 mit „VIII“. Weil das alte IUPAC-und das CAS-System sehr verwirrend waren, hat die IUPAC ihr neues System eingeführt.
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Kalzium kann die Position des Elementes gemäß "Block" und "Gruppe" im Periodensystem, das Säureverhalten und den Aggregatzustand (d. h. fest, flüssig, gasförmig) bei einer gegebenen Temperatur anzeigen.
Die Farbschemata können Sie im Menü ändern.
: Alle Elemente werden in der gleichen Farbe dargestellt. Die Standardfarbe können Sie im Menü -> in der Karteikarte Farbenändern.
: Zeigt jede Gruppe in einer anderen Farbe an. Eine Gruppe ist eine senkrechte Spalte im Periodensystem der Elemente. Im Standard-Periodensystem gibt es 18 Gruppen. Elemente einer Gruppe haben ähnliche Konfigurationen ihrer valenten Schalenelektronen, daher weisen sie ähnliche Eigenschaften auf.
: jeder Block wird in einer eigenen Farbe dargestellt.
: Elemente mit gleichem Säureverhalten werden in einer eigenen Farbe dargestellt.
: Jedes Element der neun Familien werden in einer eigenen Farbe dargestellt.
: Färbt jedes Element nach seiner Kristallstruktur ein.
Die Farbverläufe zeigen die Elemente gemäß den Einstellungen an, die Sie unten vornehmen können. Elemente, für die keine Daten vorliegen, werden in grau angezeigt.
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Das Glossar bietet Ihnen Definitionen der häufigsten verwendeten chemischen Geräte sowie weitere wissenswerte Informationen. Auf der linken Seite können Sie einen Baum mit den Einträgen sehen. Oben sind chemische Formeln, darunter ein weiterer Baum mit Laborgeräten zu erkennen.
Im oberen Teil des Bedienelements können Sie eine Suchleiste erkennen. Wenn Sie etwas eingeben, passen sich die Bäume links sofort an. Der kleine Knopf links neben der Suchleiste löscht den Inhalt der Leiste.
Im Dialog können Sie einige Informationen über Elemente als Grafik anzeigen lassen. Auf der X-Achse wird ein Bereich von Elementen als Zahlen angezeigt. Diesen Bereich können Sie mit den Feldern Erstes Element und Letztes Element im Dialog einstellen. Die Anzeige wird erst dann neu gezeichnet, wenn Sie auf den Knopf drücken.
Kalzium kann einige Daten über einen Bereich von Elementen grafisch darstellen.
Mit dem können Sie chemische Gleichungen lösen. Hier ein Beispiel:
aH2O + bCO2 -> cH2CO3
Die errechnete Gleichung wird auf der rechte Seite des Fensters angezeigt. Wie Sie im ersten Beispiel erkennen können, ist es möglich den Wert für einen oder mehrere Koeffizienten festzulegen. Die anderen Koeffizienten werden entsprechend angepasst. Weiterhin können auch Klammern um Elemente und Elektronenladungen verwendet werden, wie in den letzten beiden Beispielen gezeigt wurde.
Kalzium kann chemische Gleichungen lösen
Das Unterfenster Übersicht ist das erste, und es zeigt Ihnen die wichtigsten Informationen des Elements, über dem sich der Mauszeiger befindet.
Das Element ist lebenswichtig für alle Lebewesen
Das Element ist wenigstens für ein Lebewesen lebenswichtig
Eine biologische Funktion ist vorgeschlagen
Das Element ist lebenswichtig für Menschen
Das Element ist vermutlich lebenswichtig für den Menschen
Das Unterfenster Berechnen ist das zweite im Navigationsbereich. Es erlaubt Ihnen das Gewicht von Molekülen zu berechnen.
Als erstes wird Ihnen folgendes gezeigt:
Der gestartete Rechner.
In diesem Beispiel wird die Masse von Ethanol (normaler Alkohol) CH3CH2OH berechnet. Um die Berechnung durchzuführen, geben Sie einfach die Summenformel ein, und drücken Sie Eingabe oder klicken Sie auf den Knopf. Unten wird dann das Ergebnis angezeigt.
Wie Sie sehen, bekommen Sie verschiedene Antworten. Für die eine können Sie oben im Bedienelement die empirische Formel H6C1O1 sehen. Im unteren Teil ist eine Liste von Elementen mit ihrem jeweiligen Anteil innerhalb des Moleküls zu sehen und ganz unten steht die Masse des Moleküls.
Die Kurzinfo des Bedienelements zeigt Ihnen die relative Masse der Elemente im Molekül an. In diesem Beispiel machen die 6 Wasserstoffatome nur 17,76% der gesamten Masse des Moleküls aus.
Das Ergebnis der Berechnung.
Mit dem Zeitstrahl können Sie erkunden, welche Elemente zu einer bestimmten Zeit bekannt waren. Das ist eine großartige Möglichkeit, ein Gefühl für die Entwicklung des Periodensystems der Elemente zu bekommen. Wenn Sie den Regler bewegen, werden Sie feststellen, dass einige Elemente verschwinden, wenn Sie ihn nach links bewegen und wieder erscheinen, wenn Sie ihn zurück nach rechts bewegen. Außerdem verändert sich gleichzeitig die Zahl.
Die Zahl zeigt das Jahr an, auf das Sie schauen. Wenn Sie den Regler z. B. auf 1891 bewegen, sehen Sie nur die Elemente, die im Jahr 1891 bekannt waren.
Sie werden bemerken, dass einige Elemente auch heute noch nicht angezeigt werden. Das hängt damit zusammen, dass einige Elemente theoretisch möglich sind, aber noch nicht entdeckt wurden.
Das Periodensystem in der Vergangenheit (bekannte Elemente im Jahr 1891)
Mit der Aggregatzustandsfunktion können Sie eine Temperatur wählen und den Aggregatzustand jedes Elementes bei dieser Temperatur sehen. So können Sie sehr leicht erkennen, welche Elemente und wieviele Elemente zum Beispiel bei einer bestimmten Temperatur fest sind. Dabei lernen Sie, dass fast alle Elemente bei sehr niedrigen Temperaturen fest und bei hohen Temperaturen flüssig oder sogar gasförmig werden.
Kalzium kann Ihnen anzeigen, welche Elemente bei einer bestimmten Temperatur fest/flüssig/gasförmig sind.
Hier schalten Sie die Anzeige der Legende für das gewählte Schema (Gruppen, Blöcke, Säureverhalten) ein und aus. In der Voreinstellung wird die Legende angezeigt, aber wenn Sie die Anzeige ausschalten, gilt dies auch für die anderen Schemas, bis Sie die Anzeige wieder einschalten. Kalzium speichert diese Einstellung in der Konfigurationsdatei, so dass beim nächsten Start des Programms diese Einstellung wiederhergestellt wird.
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Kalzium hat viele Optionen, die Sie im Dialog zur Einstellung im Menü unter erreichen können.
In dem Unterfenster Farben wählen Sie die unterschiedlichen Farben für jedes Schema.
Im Unterfenster Einheiten können Sie die Einheiten einstellen. Sie können auswählen, ob Sie lieber kJ/mol oder eV standardmäßig sehen wollen. Die Temperatur ist standardmäßig in Kelvin, Sie können aber auf Celsius, Fahrenheit, Reaumur oder Rankine umstellen. Die letzten beiden Einheiten werden heute kaum noch genutzt, tauchen jedoch hier und da noch auf. Außerdem zeigen sie uns, dass Temperatur nichts absolutes ist. Es ist völlig egal, welche Einheit Sie wählen.
Im Unterfenster Verschiedenes können Sie alle sonstigen Einstellunge finden.
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Zeigt keine Nummerierung
Zeigt die IUPAC-Nummerierung an
Zeigt die CAS-Nummerierung an
Zeigt die alte IUPAC-Nummerierung an
Zeigt keine Farbschemata an
Zeigt die Gruppen Elemente
Zeigt die vier Blöcke der Elemente an
Zeigt das Säureverhalten an
Zeigt die Familien der Elemente an
Zeigt Kristallstrukturen an
Zeigt den Atomradius der Elemente an
Zeigt den Atombindungsradius der Elemente an
Zeigt den van der Waals Radius der Elemente an
Zeigt den Atomradius der Elemente an
Zeigt den Atomradius der Elemente an
Zeigt den Siedepunkt der Elemente an
Zeigt den Schmelzpunkt der Elemente an
Zeigt die Elektronegativität der Elemente an
Zeigt die Elektronenaffinität der Elemente an
Schaltet die Legende ein und aus
Schaltet die Anzeige von Kurzinfo ein bzw. aus
Blendet die Seitenleiste ein bzw. aus
Öffnet einen Dialog zur grafischen Darstellung von Daten
Zeigt den Glossar
Zeigt den Gleichungslöser
Blendet die Anzeige der Hauptwerkzeugleiste ein bzw. aus
Blendet die Statusleiste ein bzw. aus
Einrichten von Tastenkombinationen für den Aufruf unterschiedlicher Aktionen.
Richtet die Einträge ein, die Sie in der Werkzeugleiste haben möchten
Zeigt den Einstellungsdialog für Kalzium an
Startet das Hilfe-System von KDE mit der Kalzium-Hilfe (diesem Dokument).
Ändert den Mauscursor zu einer Kombination von Zeiger und Fragezeichen. Das Klicken auf ein Element innerhalb von Kalzium öffnet ein Hilfefenster, das die Funktion des Elementes beschreibt (sofern es Hilfe für das bestimmte Element gibt).
Öffnet den Dialog für Problemberichte, in dem Sie Fehler und Wünsche berichten können.
Zeigt Versions- und Autoreninformationen an.
Zeigt Versionsinformation und Grundsätzliches zu KDE an.
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| 6.1. | Muss ich irgendwann etwas für Kalzium bezahlen? |
Nein, niemals. Aber der Autor freut sich immer über eine nette Mail oder eine DVD als „Dankeschön“. Kalzium ist unter der GPL lizensiert, deshalb mussen Sie nie für das Programm bezahlen. | |
| 6.2. | Wird es eine Windows®-Version geben? |
Nein, im Moment nicht, aber Sie können sich die Quellen herunterladen und Ihre eigene Windows®-Version erstellen. Das sollte kein großes Problem sein, da Kalzium mit den Qt™-Bibliotheken von Trolltech geschrieben ist. Aber warum brauchen Sie Windows®? Besorgen Sie sich das neueste Linux® und Sie leben im 21. Jahrhundert. |
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Kalzium
Programm Copyright 2001-2005 Carsten Niehaus (cniehaus AT kde.org)
Mitwirkende:
Pino Toscano (toscano.pino AT tiscali.it)
Thomas Nagy (tnagy2^8 AT yahoo.fr)
Übersetzung: Thorsten Mürell (thorsten AT muerell.de)
Übersetzung: Christoph Hamann (chhamann AT gmx.de)
Diese Dokumentation ist unter den Bedingungen der GNU Free Documentation License veröffentlicht.
Dieses Programm ist unter den Bedingungen der GNU General Public License veröffentlicht.
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Inhaltsverzeichnis
Kalzium ist Teil des KDE-Projekts http://www.kde.org/.
Kalzium finden Sie im kdeedu-Paket auf ftp://ftp.kde.org/pub/kde/, dem Haupt-FTP-Server des KDE-Projekts.
Kalzium finden Sie auf der Kalzium-Webseite. Kalzium ist Teil des KDE-Edu-Projektes.
Sie können eine Liste der Änderungen in der Datei ChangeLog im Paket von Kalzium finden.
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Um Kalzium auf Ihrem System zu kompilieren und zu installieren, geben Sie folgende Befehle im Hauptordner der Programm-Quellen von Kalzium ein:
%./configure%make%make install
Da Kalzium autoconf und automake benutzt, sollte es dabei keine Schwierigkeiten geben. Sollten dennoch Probleme auftauchen, wenden Sie sich bitte an die KDE-Mailinglisten.
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