Fecha de la competencia

Inicio: Domingo 8 de marzo del 2010 - 8:00 p.m. Hora Oriental (ET); se enviarán los adjuntos via e-mail

Final: Viernes 26 de marzo del 2010 – 5:00 p.m. Hora Oriental (ET); se recibirán los acertijos completados en forma de fichero adjunto.

Los acertijos periódicos son problemas de Química que utilizan la lógica derivada de los Cuadrados Latinos en un ambiente competitivo. Los competidores deben llenar un cuadro de 9x9 casillas de manera sistemática utilizando símbolos de elementos químicos de la Tabla Periódica. Existen restricciones horizontales, verticales, sub-unidades (3x3) y de orden alfabético, para poder completar el cuadro de la manera adecuada. Los elementos se dividen en nueve grupos basados en sus propiedades químicas. A diferencia del juego Sudoku, en el cual se usan nueve números, en este acertijo periódico el cuadro completado contiene 81 símbolos de elementos químicos diferentes.

Se recomienda que los estudiantes tengan algún conocimiento de los juegos Sudoku http://www.sudoku.name/


Un esfuerzo de colaboración entre los estudiantes del


Otras Agencias Patrocinadoras incluyen la Sociedad Americana de Química, la Academia de Ciencias de la Florida y el Centro de Programas Internacionales de la Universidad Estatal de Valdosta.

Este evento es en saludo al 2011, Año Internacionalde la Química, http://www.chemistry2011.org/

Esta es una competencia amistosa con carácter internacional dirigida a promover la Química, la solución de problemas y la dinámica positiva de grupos.


Divisiones

(El contacto con el Coordinador del Ejercicio Periódico es: periodic.coordinator@gmail.com).

Las hojas de respuesta solo se aceptarán a través de las direcciones electrónicas de la división correspondiente.

  1. Nivel de Enseñanza Secundaria (se aceptarán grupos de hasta 15 participantes)*
    Periodic.Middle.School@gmail.com

  2. Nivel de Enseñanza Preuniversitaria (Química básica y cursos de Ciencias Naturales)
    Periodic.high.school@gmail.com

  3. Nivel de Enseñanza Universitaria Básica (estudiantes que no tengan conocimientos de Química o que estén en la actualidad en un curso de Química General)
    Periodic.lower.undergrad@gmail.com

  4. Nivel de Enseñanza Universitaria Superior (estudiantes universitarios que hayan completado el curso de Química General)
    Periodic.upper.undergrad@gmail.com

  5. Abierto (participantes de todas las edades no incluidos en los grupos anteriores, desde estudiantes de posgrado hasta jubilados)
  6. Periodic.open@gmail.com

Reglas


  1. Aunque sugerimos que cada grupo se registre con los coordinadores del evento al menos 48 horas antes de la competencia (5 de marzo, 3 pm), se permitirá la entrada de grupos participantes hasta el 20 de marzo. El formulario online (debajo) tiene que ser completado y enviado por todos los grupos participantes. Un mismo colectivo de clase puede tener múltiples registros (ej. Los estudiantes de un curso de Química General en una universidad con 60 alumnos pueden participar en 10 grupos de a 6). Un grupo puede también estar formado por varias instituciones, pero deberá competir en la división correspondiente a la persona de más alta calificación en el grupo.

  2. Cada grupo puede tener un máximo de seis participantes (1–6). Sólo la división de nivel de enseñanza secundaria puede tener más (máximo de 15).

  3. Las instituciones pueden presentar varios grupos, pero cada grupo deberá tener un asesor académico.

  4. Debajo puede encontrarse un documento que define las reglas y la logística de los acertijos.

  5. El domingo 7 de marzo, a las 8 pm de la zona horaria Oriental (Eastern Time), se les enviará simultáneamente a los grupos participantes veinticinco (25) problemas numerados del 1 al 25. Estos problemas serán enviados en formato de documento WORD en un solo fichero. De igual forma, tanto los acertijos completados como las tablas deben enviarse de vuelta en un solo fichero.

  6. Los problemas resueltos se enviarán de vuelta como ficheros adjuntos en formato Word (*.doc) con las respuestas escritas (11 pt font, New Times Roman) dentro de los cuadrados (no se aceptarán respuestas escritas a mano, en pdf o páginas escaneadas, etc.)

  7. Los problemas se numerarán del 1 al 25 y tienen que ser completados en ese orden.

  8. La competencia comenzará el 7 de marzo y finalizará el 26 de marzo. Este tiempo permitirá que se distribuya en varias clases como tarea independiente, etc.

  9. El grupo que primero envíe los problemas correctamente resueltos y completados (todos los veinticinco combinados en un solo documento) a la dirección electrónica correcta (arriba) es el ganador en su división. No se aceptarán las respuestas que se envíen después de la hora y fecha acordada. Se recomienda enviar sus respuestas antes de la hora y fecha en que finaliza el ejercicio.
  10. Cada grupo académico debe tener un asesor* que realice una comprobación rápida certificando que cada ejercicio ha sido completado. Este asesor no puede dar consejo ni guiar o ayudar con las respuestas durante la competencia. (*Los participantes en la categoría Abierta no requieren de un asesor).

  11. Para los participantes internacionales de diferentes zonas horarias, se ajustará el tiempo de comienzo (por favor, contactar con los organizadores al menos 48 horas antes con los detalles).

  12. Se permite el acceso a Internet, libros de texto, Tabla Periódica u otras fuentes similares que brinden los datos físicos y químicos necesarios. Las reglas que se exponen debajo recomiendan algunos sitios web.

  13. Los ejercicios se revisarán en orden consecutivo. Por ejemplo, si un grupo envía 8 problemas completados, pero el # 5 tiene un error(es) sólo será válido y obtendrán calificación por los problemas #1 – 4, asumiendo que estos son correctos. De igual forma, si un grupo envía los problemas #1,2,3,8,9 (todos correctos), sólo serán válidos los # 1,2,3.

  14. Todos los ejercicios deben solucionarse por estudiantes sin ayuda externa (profesores, padres, etc.) y sin ningún tipo de calculadora electrónica de acertijos de ese tipo.

  15. Sólo se aceptará un documento único de Word con los ejercicios completados y sus tablas correspondientes en cada página. Debe colocarse una página inicial con el nombre del grupo, los miembros y el número de ejercicios completados (por ejemplo, 8 ejercicios completados = 8 páginas).

Formulario de inscripciÓn

Su grupo tiene que completar la información en el siguiente formulario y seleccionar la dirección de correo electrónica correspondiente (por grupo; secundaria, preuniversitario, etc) de las categorías que aparece en el menú del formulario (“Destinatario”).

Este formulario debe completarse al menos 24 horas antes (Ud. debe recibir un correo electrónico de confirmación poco después de enviar la información).

Nombre del Grupo:
(seleccione un nombre de acuerdo con su preferencia; por ejemplo, “Átomos de la Universidad Estadual”)
División del Grupo:
Institución del Grupo:
Dirección del Grupo:
Correo Electrónico del Grupo (primario):
(a donde se enviará el documento con los ejercicios el día de la competencia)
Correo Electrónico del Grupo (secundario):
Nombres de los Miembros del Grupo:
Asesor Académico:
¿Su grupo se encuentra asociado con un programa/curso específico?:
Si No
Nombre/número del curso:
Detalles:
Destinatario:
Comprobación de Seguridad:
 


Resumen

En este artículo se describe un ejercicio de Química derivado de la lógica de los Cuadrados Latinos. Los estudiantes completarán un cuadro de 9x9 casillas de una manera sistemática, utilizando un total de 81 símbolos de elementos químicos diferentes. Existen restricciones horizontales, verticales, sub-unidades (3x3) y de orden alfabético, para poder completar el cuadro de la manera adecuada. Los elementos se dividen en nueve grupos basados en sus propiedades químicas y la posición en la Tabla Periódica. Para poder solucionar el ejercicio de la manera más eficiente, se recomienda seguir un modelo lógico. Existe un número de variantes que son posibles a partir del ejercicio original que se presenta en este artículo.

IntroducciÓn.

En este artículo se presenta un acertijo químico derivado del popular juego numérico Sudoku. Este ejercicio lógico se denomina Acertijo Periódico, y contiene restricciones numéricas similares al Sudoku, pero con un grado adicional de dificultad debido a las propiedades químicas. Adicionalmente a ser un ejercicio de lógica, estos acertijos promueven que los estudiantes examinen detenidamente la Tabla Periódica, así como la búsqueda y desarrollo de esquemas de reconocimiento de modelos.

Algunos acertijos lógicos numéricos desarrollados de manera similar al Sudoku incluyen Fillomino, Nonograms, Hotaru Beam, Bag, Kuromasu, y Stained Glass.  Estos son distribuidos por la editorial japonesa Puzzle Communication Nikoli, la cual ha adquirido un renombre mundial con sus series de Sudoku.1 Los acertijos tipo Sudoku se basan en la lógica de los Cuadrados Latinos en los cuales se completa un cuadro de dimensiones X×X con X números o símbolos diferentes. Cada número o símbolo puede aparecer solo una vez en cada fila y en cada columna. La figura 21.1 brinda un ejemplo sencillo de un cuadrado Latino simple de 3x3 con 3 símbolos (A,B,C).

A B C
C A B
B C A

Figura 1. Un ejemplo de un Cuadrado latino.

Nuestro grupo recientemente ha desarrollado un algoritmo basado en la lógica titulado Esquemas Electrónicos de Análisis Cualitativo (EQAS).2 Se trata de un enfoque basado en hojas de cálculos que enseña a los estudiantes las propiedades químicas periódicas mediante una serie de pistas sobre las mismas. Los estudiantes no solo solucionan los EQAS sino que tienen que elaborar su propio esquema como parte del ejercicio. Adicionalmente a la enseñanza de conceptos químicos importantes, esta experiencia permite a los estudiantes trabajar en equipo y competir con otros grupos internacionales de manera electrónica.

A diferencia de la metodología de los Cuadrados Latinos, en la cual un acertijo de 9x9 tiene 9 elementos o números, el cuadro de 9x9 que aquí se propone contiene 81 elementos diferentes. El segundo ejercicio es más difícil y está basado en la combinación de 9 cuadros de 3x3 casillas. Existe un número de variantes que son posibles a partir del ejercicio original.

DiscusiÓn:

A diferencia de los 9 números usados en los Cuadrados Latinos, el Acertijo periódico usa 81 símbolos de elementos diferentes. Los participantes tienen que utilizar nueve grupos, y en cada grupo debe haber un mínimo de nueve elementos. La tabla 1 brinda los parámetros que se necesitan para dividir los elementos. La tabla periódica en http://www.ptable.com/ puede ser un punto de referencia. Para los elementos artificiales, puede asumirse que su posición en la Tabla Periódica se corresponde con alguna propiedad física o química. Por ejemplo, el elemento 118, Uuo, aparece junto a los gases inertes por lo que se assume que tiene propiedades similares al Xe, Kr y Rn.

El acertijo periódico se muestra en las figuras 2, 3 y 4 y en la tabla 2.

Las reglas para el formato del Acertijo PeriÓdico son:

  1. Cada bloque 3x3 contiene un elemento de cada uno de los nueve grupos que se listan arriba. Cada tabla cuadriculada resuelta correctamente tendrá 81 símbolos elementales diferentes (3 x 3 x 9).

  2. No pueden existir dos elementos provenientes del mismo grupo (Tabla 1. 1-9 arriba) en la misma fila o columna (vertical, horizontal).

  3. Escriba solamente el símbolo químico del elemento (sin la carga, el estado físico, subíndices, etc.).

  4. http://www.ptable.com/ Esta tabla periódica contiene todos los elementos que pueden utilizarse en esta cuadrícula. Si se selecciona el símbolo del elemento, aparece un enlace a los estados de oxidación más estables. Se pueden utilizar los símbolos para las especies que tiene hasta 118 protones.

  5. Es común que exista más de una solución para un acertijo y varios símbolos múltiples pueden ser posibles para un cuadro específico.

  6. Cada elemento puede usarse una sola vez en todo el acertijo de 9x9. El acertijo final debe contener 81 símbolos diferentes.

  7. Algunos elementos tienen la posibilidad de estar en dos grupos diferentes (ej. el Cl puede ser un no metal o un gas). Una vez que Ud. use un elemento en un grupo, el mismo no podrá ser usado en otro grupo.

  8. El Hidrógeno (H), el Deuterio (D) y el Tritio (T) son isótopos pero se consideran especies por separado debido a sus usos potenciales como un gas (T2, D2, H2), como un ión cargado simple (T+, D+, H+) o como un no metal (T, D, H).

  9. 9. Algunas especies pueden encontrarse en varios grupos, según su estado de oxidación. Por ejemplo, el azufre tiene estados de oxidación -2, 2, +4, +6 en diferentes compuestos. Sólo se utilizará la especie con cargas Para un grupo que se caracteriza por un número de oxidación, se utilizarán las especies con cargas estables (en negrita en la Tabla Periódica). Por ejemplo, mientras que el azufre aparece con -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, sólo los estados más estables, designados con letras en negrita (-2, 2, 4, 6), serán válidos para completar el acertijo. La carga cero (0) o la especie elemental neutra (ej. S, Fe, Se) se asume estable para todos los elementos.

  10. Los estudiantes deben considerar el modelo o tendencia lógica que seguirán para completar el acertijo (Fig. 4) y deben designar previamente cuáles elementos utilizarán para cada grupo (Tabla 2). La tendencia lógica y los elementos a usar (Tabla 2) puede cambiar en los diferentes acertijos.

  11. Se require que los participantes envíen tanto el ejercicio completado (tecleado en Word) como la tabla que aparece directamente a continuación, la cual designa cuáles elementos fueron utilizados para cada grupo. Cada grupo en la tabla debe tener solo los nueve elementos utilizados en el problema. Debe utilizarse el mismo sistema de numeración (1-9) usado en la Tabla 1. El ejercicio de 9x9 y la tabla de elementos deben estar en una sola hoja de papel con el nombre del grupo y el número del acertijo (papel 8.5 x 11 debe tener las cuatro informaciones: ejercicio, tabla, número de acertijo (esquina superior derecha) y nombre del grupo (esquina superior izquierda)).

Después de un tiempo para la resolución del ejercicio, se puede lograr una lógica para llenar el cuadro (fig. 5).


Figura 2. Esta cuadrícula vacía de 9x9 contiene nueve sub-cuadros de 3x3. Además de las reglas para el cuadro 9x9, se permite el acceso a tabla periódica online y los nueve grupos elementales (Tabla 1).

Tabla 1. Los nueve grupos que se usan en este ejercicio.  Cada elemento que se usa en un grupo no puede usarse para otro grupo.

1. El elemento es un gas a 1 atm y 0ºC.
2. Los elementos tienen un estado de oxidación estable de +1 en un complejo, sal o cuando se disuelven en agua.
http://www.ptable.com/
3. El elemento es uno de los lantánidos (La-Lu).
4. El elemento es uno de los actínidos (Ac-Lr).
5. El elemento tiene un estado de oxidación estable de +2 (complejo, sal, o disuelto en agua).
6. El elemento es un no metal o un metaloide (todos están a la derecha de la frontera de los metaloides)
7. El elemento es un metal blando o un metaloide (a la izquierda de la frontera) o un metal de transición con un orbital externo 4d (Y-Cd).
8. El elemento es un metal de transición con un orbital externo 5d (Hf-Hg).
9. El elemento es un elemento artificial con 104 a 118 protones (Rf-Uuo).

Figura 3. Debajo aparece un modelo que permite la distribución de elementos por los diferentes grupos (A-I) que aparecen en la Tabla 1. Se pueden identificar un número de tendencias recurrentes dentro de esta cuadrícula. ¿Serán posibles otras combinaciones?


Figura 4. Una combinación de 81 símbolos que cumple con todas las reglas y sigue la tendencia lógica que se describe en la Figura 3.

Tabla 2. Elementos y su asignación a grupos para la solución del acertijo en la Figura 4. Sólo se usan símbolos elementales en este problema (ej. N no N2, o Na no Na+).

1. Gas a 1 atm y 0oC: F, He, Rn, Ne, Kr, Xe, UUo, N, O
2. Estado de oxidación +1:  Na, K, Li, Rb, Fr, D, Cs, Ag, T
3. Lantánidos (La-Lu): Ce, Ho, Nd, La, Yb, Eu, Lu, Gd, Dy
4. Actínidos (Ac-Lr): U, Lr, Fm, Ac, Md, Am, Pu, Np, T
5. Estado de oxidación +2: Fe, Cr, Be, Zn, Mg, Ba, Ca, Ra, V
6. No metal o metaloide: Br, As, S, Si, P, C, B, Se, I
7. Metal blando, 4d o metaloide:  In, Bi, Po, Al, Sn, Pb, Tl, Ge, Zr
8. Metal de transición (Hf-Hg):  Hf, Ta, W, Re, Pt, Au, Ir, Os, Hg
9. Elemento artificial (104 -118): Sg, Uuh, Rf, Uus, Mt, Db, Bh, Hs, Ds

Descarga de una hoja de ejemplo del Acertijo Periódico. Click to download Sample Sheets

Conclusiones.

Se describe un acertijo basado en la lógica de las tablas Latinas. Además de reforzar los conocimientos sobre tendencias periódicas y símbolos de elementos químicos, promueve en los estudiantes la búsqueda de tendencias lógicas para solucionar el acertijo. El ejercicio que se presenta aquí puede resolverse de manera individual o en grupo y representa un paradigma diferente en comparación con muchos de los problemas que los estudiantes deben resolver. Similar a un acertijo de Sudoku, el mismo puede también presentarse parcialmente completado (ej. con símbolos pre-designados en las casillas 3x3).