6-C Fusión nuclear

[waiting for translation]

The Periodic Table currently gathers 118 chemical elements, where one usually thnks about each element in terms of its atomic structure (electron configuration) and its reactivity (e.g., oxidation states). Other characteristics of chemical elements involve also their nuclear structure: beyond their number of protons at nuclei, that defines their position within the Periodic Table, one has the number of neutrons, which stablished the atomic mass, thus leading to various isotopes of a given element.

However, elements may also undergo nuclear reactions, and thus transform into one another. There are several types of nuclear reactions, but here we will limit our attention to a couple of them (for the sake of this game): fusion, where two element nuclei are merged  to yield a heavier element, and fission, when an atomic nucleus divides into two other nuclei. A third, interesting nuclear reactions involves disintegration, where a nucleus emits radioactive particles and loses protons, thus becoming a lighter element – having a lower atomic number. General Chemistry textboos or Wikipedia are a good source of suitable  information on nuclear reacions. The purpose of this game is not to describe them, but rather to introduce them conceptually.

9-cartes-tp-fibo.jpg

[waiting for translation]

Aquest joc que describim és una adaptació del proposat per Colm Mulcahy (veure article del New York Times sobre aquest tema). Mulcahy fa servir cartes franceses, però aquí les remplacem per cartes o targes de taula periòdica (es poden comprar o bé fer-ne escrivint el símbol atòmic a targes blanques). És un senzill, curiós i divertit joc d’endevinació que una persona fa a una altra.

Descripció del joc

Una persona mostra una sèrie de cartes o targes on hi ha símbols de la taula periòdica, i les posa al cim de la taula, sense que es vegin els símbols. Es gira d’esquenes i demana a una altra que n’esculli dos qualssevols, d’amagat. Llavors demana que faci una reacció nuclear de fusió: que miri quin número atòmic tenen, i que sumi aquests dos números atòmics, tot fent la fusió: en resulta un nou element químic que té per número atòmic la suma esmentada. Llavors, quan la segona persona anuncia en veu alta l’element resultant, la primera persona revela de forma sorprenent els elements químics de partida.

Exemple (una “maga” i un “espectador”)

  • Maga: agafa una sèrie de cartes, i demana a l’espectador que les barregi. Demana que les deixi de dors, sobre la taula.
  • Espectador: en selecciona un parell, les que vulgui, de cartes. Les mira, i per exemple, agafa el Bor i el Seleni. Observa els seus números atòmics: 5 i 34, respectivament (és util tenir una Taula Periòdica a mà)
  • Maga: demana a l’espectador que sumi aquests dos números atòmics i que reveli el nom de l’element resultant
  • Espectador: suma 5 i 34, resulta 39. Obervant una taula periòdica dels elements, veu que es tracta de l’element Itri. El comunica a la maga.
  • Maga: en conèixer el resultat de la fusió, l’Itri, endevenia màgicament que aquesta fusió s’ha fet a partir del Bor i del Seleni.

Mètode

Tal com està descrit a l’article del NYT, es tracta d’aprofitar les propietats de la Succesió de Fibonacci: 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34 i 55 (el proper número, 89, podria portar a elements més enllà del 118, límit actual de la Taula i per això cal limitar-se als nou primers). La suma de qualsevols d’aquest nou números es pot descomposar de forma unívoca, és a dir, no hi ha ambigüitat. Per exemple, en el joc descrit: 5+34 = 39, i no hi ha forma de descomposar-lo en cap altra suma de dos números de la sèrie esmentada. Si el resultat de la suma fos 24, per força hauria de ser la suma de 21 i 3. Si fos 63, per força hauria de ser 55+8.

Traduït a símbols químics dels elements:

  • La fusió de Bor i Seleni produeix Itri
  • La fusió d’Escandi i Liti genera Crom
  • La fusió de Cesi i Oxigen dóna Europi

I per tant

  • L’Itri només pot resultar de la fusió de Bor i Seleni
  • El Crom només pot resultar de la fusió d’Escandi i Liti
  • L’Europi només pot resultar de la fusió de Cesi i Oxigen.

S’aprofita aquí l’equivalència entre números naturals (atòmics) i símbols (atòmics), proporcionant una capa addicional d’ofuscació al joc descrit per Colm Mulcahy. A més, en el joc original hi ha un límit menor, perquè es fan servir només sis cartes: A-2-3-5-8-K, mentre que si es fa servir la taula periòdica, com aquí, es pot arribar a nou cartes.

Per complicar-ho

Al mateix article del NYT Mulcahy proposa altres succesions de números naturals que proporcionen descomposicions unívoques. Per a la taula periòdica, segur que n’hi ha força més a part de l’esmentada. La que es proposa aquí és l’estrictament basada en la succesió de Fibonacci.

Més enllà de la Taula Periòdica

Aquest joc permet introduir la Succesió de Fibonacci i la raó àurea a la qual tendeix aquesta successió, com a cocient entre dos termes succesius. La raó àurea (1/2*(1+sqrt(5)=1,618…) és un concepte que es fa servir en art, com a relació entre costats d’un rectangle de visió agradable, i també apareix en multitud d’aspectes geomètrics i de formes de la natura, encara que a vegades hi ha tantes ganes de detectar-la que qui ho fa en troba on realment no n’hi ha.

Un joc per fer en un taller…

Si no es tenen cartes de la taula periòdica, es poden construir amb targes. Dissenyar la cara de les targes, i el revers (per a totes el mateix) és una activitat pròpia d’un taller. Se’n poden fer nou, les que es proposen aquí, o bé se’n poden fer més, per tenir una espècie de “paquet de cartes de la taula periòdica”.

 

 

 

 

 

Advertisements