نموذج الكرة والعصا

في الكيمياء ، يُعدّ نموذج الكرة والعصا نموذجًا جزيئيًا للمادة الكيميائية ، يُظهر الموقع ثلاثي الأبعاد للذرات والروابط بينها. ^{[ 1 ]} تُمثَّل الذرات عادةً بكرات متصلة بقضبان تُمثل الروابط. تُمثَّل الروابط الثنائية والثلاثية عادةً بقضيبين أو ثلاثة قضبان منحنية، على التوالي، أو بدلاً من ذلك بعصي موضوعة بشكل صحيح لروابط سيجما وباي . في النموذج الجيد، يجب أن تكون الزوايا بين القضبان مساوية للزوايا بين الروابط ، وأن تكون المسافات بين مراكز الكرات متناسبة مع المسافات بين أنوية الذرات المقابلة . غالبًا ما يُشار إلى العنصر الكيميائي لكل ذرة بلون الكرة. ^{[ 2 ]}

في نموذج الكرة والعصا، يكون نصف قطر الكرات عادةً أصغر بكثير من أطوال العصي، وذلك لتوفير رؤية أوضح للذرات والروابط في جميع أنحاء النموذج. ونتيجةً لذلك، لا يُظهر النموذج بوضوح الحيز الذي يشغله. من هذا المنطلق، تختلف نماذج الكرة والعصا عن نماذج ملء الفراغ (الكالوت) ، حيث تتناسب أنصاف أقطار الكرات مع أنصاف أقطار ذرات فان دير فالس بنفس مقياس المسافات بين الذرات، وبالتالي تُظهر الحيز الذي تشغله الذرات دون إظهار الروابط.

يمكن أن تكون نماذج الكرة والعصا قطعًا مادية أو نماذج حاسوبية / رسومات جزيئية . تُصنع النماذج المادية عادةً من مجموعات نماذج جزيئية، تتكون من عدد من النوابض الحلزونية أو العصي البلاستيكية أو الخشبية، وعدد من الكرات البلاستيكية ذات الثقوب المثقوبة مسبقًا. وتتبع ألوان الكرات عادةً نظام ألوان CPK . تتطلب بعض المقررات الجامعية في الكيمياء من الطلاب شراء مجموعات النماذج هذه.

في عام 1865، كان الكيميائي الألماني أوغست فيلهلم فون هوفمان أول من صنع نماذج جزيئية كروية وعصوية. وقد استخدم هذه النماذج في المؤسسة الملكية لبريطانيا العظمى .

تقوم شركات متخصصة بتصنيع مجموعات ونماذج حسب الطلب. ومن أوائل هذه الشركات شركة ووسترز في بوتيشام ، كامبريدجشير ، المملكة المتحدة. إلى جانب الثقوب رباعية الأوجه، والثلاثية، وثمانية الأوجه، كانت هناك كرات متعددة الأغراض تحتوي على 24 ثقبًا. سمحت هذه النماذج بالدوران حول روابط القضيب الأحادي، وهو ما قد يكون ميزة (إظهار مرونة الجزيئات) وعيبًا (النماذج غير مرنة). كان المقياس التقريبي 5  سم لكل أنغستروم (0.5  متر/نانومتر أو 500,000,000:1)، ولكنه لم يكن متسقًا لجميع العناصر.

بدأت شركة Beeverses Miniature Models في إدنبرة (التي تعمل الآن تحت اسم Miramodus) بإنتاج نماذج صغيرة منذ عام 1961 ^{[ 3 ]} باستخدام كرات PMMA ملونة وقضبان من الفولاذ المقاوم للصدأ . في هذه النماذج، مكّن استخدام الكرات المثقوبة بشكل فردي بزوايا وأطوال ربط دقيقة من إنشاء هياكل بلورية كبيرة بدقة عالية في شكل خفيف وصلب.

• الصيغة البنائية – تمثيل بياني للبنية الجزيئية