Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Построить периодическую таблицу элементов коллекции кабинета

Каждый химик (и, возможно, каждый ученый, и, возможно, все остальные в мире), будь то любитель или профессионал, должен иметь коллекцию элементов. Теодор Грей красноречиво написал о том, как и зачем собирать химические элементы, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности, кроме как сказать: химию называют центральной наукой, и, возможно, величайшим достижением химии стало открытие химические элементы, осознание периодичности их свойств и последствий для структуры атома, а также изоляция каждого из этих элементов в чистом или «стандартном» состоянии. Собирая отдельные элементы, вы сможете участвовать в этой невероятной истории таким образом, которого никогда не изучали книги.

Когда я впервые начал собирать элементы шесть лет назад, будучи студентом-химиком, я сунул их во флаконы в обувной коробке на верхней полке моего шкафа. По мере того как моя коллекция росла, я начал задумываться над проблемой правильного хранения и показа их. Это постоянная проблема для любого сборщика элементов. Многие элементы в своих стандартных состояниях являются редкими, реактивными, радиоактивными или представляют собой некоторую комбинацию трех. Я не утверждаю, что решил все проблемы, связанные со сбором элементов, и был бы первым, кто признал, что есть некоторые элементы, которые моя коллекция почти наверняка никогда не будет содержать. Но что я узнал, так это: вообще говоря, чем меньше, тем лучше. Образцы меньших элементов дешевле, а в случае реактивных или радиоактивных элементов менее опасны. Я очень восхищаюсь таблицей периодических таблиц Тео Грея, но для моих целей она слишком велика, чтобы быть практичной.

Около двух лет назад мне впервые пришло в голову, что я хотел показать свои элементы, что-то вроде подставки для специй, но в форме периодической таблицы. Я искал в Интернете подходящий коммерческий продукт и не смог найти его по разумной цене, которая бы соответствовала моим ожиданиям. Поэтому я решил построить свой собственный. Эта статья о том, как я это сделал. Размер готового шкафа 24 × 9,5 × 1,1 ″, но, думаю, когда я сделаю это снова, я сделаю его толщиной всего 3/4 ″ (см. Ниже).

Теперь некоторые из вас могут возразить, что этот проект составляет «1. Есть куча деталей лазерной резки. 2. Склейте их вместе. Честная критика. Но на самом деле это всего лишь прототип, и есть много способов снять шкуру с кошки. Если у вас нет доступа и / или вы не хотите платить за услуги лазерной резки, есть другие способы сделать эти детали, и я предоставил планы и критические размеры. Например, если у вас есть инструменты и навыки, было бы просто изготовить кусочки из дерева, и я поделился некоторыми соображениями о том, как это можно сделать ниже. И, как всегда, если у вас есть предложения о том, как сделать это дешевле или лучше, обязательно оставьте мне комментарий.

Инструменты:

  • Studfinder
  • Сверло с 5/32 ″ долота
  • Плоскогубцы
  • Зубочистка или другой жесткий аппликатор для клея
  • Квадрат плотника или другой прямой угол, чтобы проверить углы

материалы:

  • 24x12x1 / 4 ″ листовая заготовка, из которой можно отрезать куски (я использовал 1/4 ″ литой акрил)
  • Акриловый цемент средней плотности (я использовал IPS Weld-On # 16)
  • 2 x 2 3/8 ″ Прямоугольные винтовые крючки (я использовал аппаратный запас ACE # 51520)

Шаг 1: вырезать части

Я разработал план деталей для производства максимально возможного шкафа из листа материала 24 × 12 ″, что является обычным верхним пределом размера для коммерческих услуг лазерной резки. Вы можете загрузить оригинальный план деталей в формате DXF из Thingiverse, если хотите, и самостоятельно вырезать их. Мой опыт работы с прототипом, однако, убедил меня в том, что глубина деталей 1,1 дюйма чрезмерна. Глубина 3/4 ″ будет работать так же хорошо или лучше, и она будет использовать меньше материала и меньше лазерного времени. Поэтому я также предоставил модифицированную версию первоначального плана с частями 3/4 ″, которые вы также можете скачать и использовать самостоятельно. Единственное предостережение в том, что я на самом деле не собирал шкаф, используя эти более тонкие детали, и хотя я не ожидал каких-либо серьезных проблем при этом, я не могу сказать наверняка, потому что я этого не делал.

Кроме того, я не учитывал лазерную пропилку (ширину реза), когда разрабатывал планы деталей выше. Когда кусочки впервые появились, я был немного раздражен, потому что они прорезали друг друга более свободно, чем мне понравилось. Сначала я предположил, что это произошло из-за лазерного пропила, но некоторые измерения на микрометре показали, что фактически заказанный акрил толщиной 0,25 ″ фактически был ближе к 0,230 ″. По сравнению с этим расхождением лазерный пропил в 0,002 дюйма был действительно незначительным. Но я все равно решил пойти дальше и построить его, и в конечном итоге более свободные части сработали хорошо. Сборка склеенных деталей включает одновременное соединение одновременно до 8 пар слотов, и дополнительная комната для маневра делает этот процесс намного проще, я думаю, чем если бы каждый слот был очень плотно прилегающим. И готовый шкаф довольно солидный.

Я заигрывал с идеей сделать кусочки из дерева, используя метод, показанный ниже. Начиная с куска 1-дюймовой лиственной древесины, сначала проточите или фрезеруйте серию из 19 равных интервалов 1/4 ″ канавок поперек зерна, как показано на рисунке. Я представлял себе конструкцию джига, чтобы обеспечить точное расстояние между этими канавками. Затем отрежьте желобчатую заготовку толстыми ломтиками 1/4 дюйма, как показано на рисунке. Наконец, обрежьте получившиеся кусочки на соответствующие длины: 4 × 18 единиц, 1 × 12 единиц, 2 × 7 единиц, 6 × 6 единиц, 4 × 5 единиц, 9 × 4 единицы, 2 × 2 единицы и 2 × 1 Блок. Помните, что каждая часть нуждается в «открытом» слоте на каждом конце, чтобы сформировать угол.


Шаг 2: Подготовить детали для склеивания

Мой акрил с лазерной резкой шел с защитным покрытием, которое все еще наносилось. Это должно быть удалено перед склеиванием. Не сложно оторвать от пальцев.


Шаг 3: Тестовая сборка

Я решил чисто по эстетическим соображениям, что хочу, чтобы у готового шкафа, если смотреть спереди, были горизонтальные половинки прорезных элементов спереди. Я также понял, что при склеивании швов было проще нанести клей на более короткие вертикальные элементы и вставить их на место, чтобы попытаться приклеить длинные горизонтальные элементы. Результатом обоих этих фактов является то, что стол должен быть собран вверх дном, как показано, с благородными газами слева и щелочными металлами справа.

Так что собирайте кусочки, как показано, без клея, на плоской поверхности, на которую вы не возражаете, когда придет время.


Шаг 4: Выровняйте угол

Как я уже сказал, в моих частях было немного покачивания, когда они соединялись вместе, что создает возможность «стойки» в готовом шкафу. Поэтому после сухой сборки уделите время, чтобы сравнить один угол шкафа с квадратом. Это должен быть только квадрат «глазного яблока», поэтому я использовал ближайший удобный угол в 90 градусов. Квадрат настоящего плотника или машиниста, естественно, лучший выбор.


Шаг 5: склейте и соберите

Вот сложная часть. Переходя от одной стороны к другой, поднимите каждую вертикальную часть и нанесите цементное пятно на дно каждой из его прорезей. Сначала я использовал для этого наконечник клеевой трубки, но обнаружил, что он обеспечивает неадекватный контроль - слишком легко растоптать слишком много клея на вещь. Поэтому я переключился на Q-наконечники, которые работают нормально, если вы не используете один и тот же очень долго - в противном случае они обычно оставляют волокна в клею. Зубочистка оказалась именно этим.

Как только клей нанесен, аккуратно вставьте кусок обратно на место. Вы можете использовать монету или другой маркер, который вы можете перемещать, чтобы отметить свой прогресс. Во время длинного отрезка d-блока особенно легко потерять отслеживание того, где вы находитесь, и случайно удалить кусок, который вы уже приклеили. Периодически останавливайтесь и убедитесь, что верхние и нижние горизонтальные элементы полностью установлены в «открытые» пазы на концах вертикальных элементов.

Как только все части были склеены на месте, оставьте сборку на ночь, чтобы дать цементу наладиться. Когда сухо, связь невероятно сильна.


Шаг 6: Крепление на стену

Готовый шкаф имеет ширину 24 дюйма, поэтому, даже если ваши шпильки находятся в 24-дюймовых центрах (что необычно широко), вы должны иметь возможность вставить пару анкеров в шпильки, которые будут удерживать его. Выясните, где вы хотите, чтобы он висел, а затем используйте искатель для поиска ближайших удобных шпилек.Держите шкаф до стены одной рукой и расположите его ровно поперек шпилек, а затем с помощью карандаша или кончика сверла отметьте два отверстия под шпильки непосредственно под шкафом. Убедитесь, что они оба выровнены «между колоннами», чтобы вертикальные концы крюков не закрывали отверстия в шкафу.

Просверлите шпильки там, где вы отметили. Сначала с помощью пальцев, а затем переключитесь на плоскогубцы, как только нити начнут вгрызаться в дерево, вверните крючки в стену. Как только нити исчезли в стене, установите шкаф на место. Затем используйте плоскогубцы, чтобы повернуть крюки вниз, насколько позволяет глубина шкафа, выровняв их по вертикали с последним поворотом.


Заметки и идеи

Отверстия в готовом шкафу имеют площадь 1,0625 ″, что является идеальным размером для размещения маленьких увеличительных коробок из люцита, показанных выше, которые обычно используются для демонстрации образцов насекомых и минералов. Они дорогие - у вас все хорошо, если вы можете заплатить менее 1 доллара за штуку - но выглядите абсолютно великолепно. Они могут быть запечатаны акриловым цементом или, как я предпочитаю, петлей из скотча по краю. Если вы хотите пойти по этому пути, я рекомендую сделать шкаф глубиной 3/4 ″ вместо шкафа глубиной 1.1 ″, показанного здесь. Ящики с ошибками имеют толщину всего около 7/8 дюйма, и их может быть трудно удалить из более глубокого шкафа.

В этот шкаф входят только блоки s, p и d. В конце концов я собираюсь разработать отдельный корпус из F-блоков для лантаноидов и актинидов, который я опубликую на Thingiverse. Если кто-то другой не победит меня!

Подробнее: дополнительные учебные материалы и проекты по науке можно найти на сайте Make: Science Room

MAKE Volume 21 - это выпуск настольных компьютеров с инструкциями по изготовлению трехмерных деталей с использованием недорогого производственного оборудования с компьютерным управлением. Обе аддитивные (RepRap, CandyFab) и вычитающие (Lumenlab Micro CNC) системы охватываются. Также в этом выпуске: инструкции по изготовлению гитары для сигарных коробок, созданию собственного ЧПУ стоимостью менее 800 долларов, управлению мини-электрическим велосипедом с аккумуляторной дрелью, созданию волшебного фото-куба и многому другому. Если вы являетесь подписчиком, возможно, у вас уже есть проблема, и вы можете получить доступ к Digital Edition. В противном случае, вы можете взять MAKE 21 в Maker Shed или искать его в газетных киосках рядом с вами!

Поделиться

Оставить комментарий