Kalzium

Kalzium 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.