Escape room química

Química

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Índice

lección 6

Introducción

lección 3

lección 7

lección 1

lección 4

lección 5

lección 8

lección 2

prueba

lección 9

Entre hechizos y cuántica

El desafío de la biblioteca prohibida

Introducción

Las sombras danzaban en la entrada de la biblioteca prohibida mientras la bruja, con capa negra y ojos centelleantes, deslizaba la mano por el viejo pomo de la puerta. Aunque sabía que la entrada estaba estrictamente vedada, la curiosidad ardía en su interior, empujándola a explorar los misterios ocultos en aquel lugar olvidado. Entre susurros de páginas antiguas, la bruja avanzaba con sigilo. Mientras paseaba por los estantes polvorientos, sus dedos toparon con un libro peculiar de química. La portada desgastada parecía susurrar secretos, atrayendo su atención como un imán. Al intentar tomarlo, el suelo tembló y, de repente, una apertura se materializó bajo sus pies. Sin tiempo para reaccionar, la bruja se vio envuelta en la oscuridad de la caída, perdiendo la conciencia en el proceso.

Cuando recobró el sentido, se encontró atada en una habitación lúgubre. Ante ella, un hombre de aspecto siniestro la observaba con ojos penetrantes. La sala, aunque llena de instrumentos extraños, emanaba un aire de encierro. El hombre resultó ser un científico loco, encerrado por los aldeanos debido a sus oscuros experimentos. Su objetivo: crear una máquina de ondas para acabar con la humanidad. La bruja, desconcertada y aturdida, buscó comprender su situación. Las cadenas ceñían sus extremidades mientras el científico explicaba su plan maestro. "Debes superar una prueba", le dijo, y el conocimiento de la química cuántica sería su única llave para la libertad.

Introducción

La habitación se llenó de un resplandor tenue cuando la bruja, ahora inmersa en la narración, comenzó su viaje por las lecciones cuánticas. Cada ecuación resonaba en la sala, fusionando la realidad de la bruja con la explicación del mundo cuántico. Entre enseñanzas sobre orbitales y espectros atómicos, la bruja experimentaba la dualidad de la realidad. A medida que la bruja avanzaba en su aprendizaje cuántico, descubría la maravilla y complejidad de un universo regido por leyes invisibles. Cada revelación la acercaba a la libertad, pero también la biblioteca prohibida se transformaba en un escenario donde se entrelazaban la brujería y la ciencia, desafiando los límites de la realidad y la imaginación.

Los días pasaban lentamente y la bruja cada día aprendía más y más, y no solo por miedo sino que también por gusto, curiosidad ya mor a la química. Estas son algunas de las lecciones que aprendió:

Lección 1: ¿Qué es la radiación electromagnética?

La radiación electromagnética es una forma de energía que se propaga en el espacio mediante ondas compuestas por campos eléctricos y magnéticos oscilantes perpendicularmente entre sí. El espectro electromagnético abarca desde ondas de radio de baja energía hasta rayos gamma de alta energía, cada uno con propiedades y aplicaciones específicas, especialmente en medicina. Un ejemplo destacado de aplicación en medicina es el uso de rayos X, una forma de radiación electromagnética de alta energía. Estos rayos pueden penetrar en los tejidos del cuerpo, permitiendo la visualización de estructuras internas. La absorción diferencial de los rayos X por distintos tejidos posibilita la generación de imágenes que revelan anormalidades como tumores o fracturas

-Llamamos espectro electromagnético al conjunto de todas las ondas electromagnéticas, clasificadas por valor de la longitud de onda, o de la frecuencia. la energía que transporta la onda es tanto mayor cuanto mayor es la frecuencia

Info

Lección 2: Espectros atómicos (emisión y absorción)

Espectros de emisión y de absorción Los espectro atómicos pueden ser: - Espectros de emisión: se producen cuando los átomos emiten radiación electromagnética. Si calentamos una temperatura elevada o lo sometemos a una descarga eléctrica, sus átomos desprenderán radiación, que es característica del tipo de átomos, que analizándola obtendremos su espectro de emisión. - Espectros de absorción: se producen cuando los átomos absorben radiación electromagnética.

¿Qué es un espectro atómico? El espectro atómico es la presencia de una amplia gama de longitudes de onda de radiaciones de diferentes frecuencias. Un ejemplo: Un arcoíris es un espectro constituido por diferentes longitudes de onda de luz. El prisma también es un ejemplo ideal para describir el espectro de la radiación. Cuando la luz blanca atraviesa el prisma, se separa en diferentes longitudes de onda de luz, conocidas como espectro. Las frecuencias que un átomo puede absorber o emitir son características de cada elemento químico: el espectro de un elemento químico es como su huella digital.

Lección 2: Espectros atómicos (emisión y absorción)

El estudio de estos espectros nos permite conocer la estructura de los distintos átomos y moléculas, así como sus propiedades características. Los espectroscopistas descubrieron que los átomos de cada elemento químico tienen un espectro que los identifica. Y además, vieron que su espectro de emisión es complementario al espectro de absorción.

Lección 3: Modelo atómico de Bohr (aciertos y limitaciones)

Niels Bohr diseñó en 1913 un modelo atómico que mejoraba el de Rutherford al incorporar la teoría cuántica de planck. Bohr desarrolló su teoría mediante tres postulados: 1- los electrones giran alrededor del núcleo en unas órbitas circulares estacionarias en las que no emiten energía. 2- La energía de un electrón en un átomo está cuantizada: solo puede tomar unos determinados valores, que dependen del número cuántico principal, n. Así, la órbita estacionaria de menor energía, E, es el nivel n= 1, la más próxima al núcleo. 3- El electrón puede cambiar de órbita absorbiendo o emitiendo un cuarto o fotón de energía igual a la diferencia de energía entre los niveles inicial y final.

Lección 3: Modelo atómico de Bohr (aciertos y limitaciones)

- La expresión propuesta por Bohr, se pudo demostrar la fórmula de Rydberg para las series espectrales del hidrógeno, confirmando el éxito del modelo

El modelo de bohr proporciona una ,muy buena explicación de los espectros atómicos:- Dado que la energía del electrón no puede tomar cualquier valor, solamente son absorbidos o emitidos fotones cuya energía es exactamente la diferencia de energía entre dos niveles electrónicos. Esto explica que los espectros sean discontinuos. - Un electrón excitado es inestable, por lo que emite radiación al caer a otras órbitas de menor energía. Es lo que se observa en el espectro de emisión. - La energía de cada nivel depende de cuál sea el número atómico, por lo que cada elemento tiene un espectro característico. - Las diferentes series espectrales se originan por los saltos entre un determinado nivel y todos los demás niveles energéticos.

Lección 3: Modelo atómico de Bohr (aciertos y limitaciones)

Modificaciones al Modelo Atómico de Bohr El modelo atómico de Bohr no pudo explicar el espectro de átomos con más de un Electrón. Además, las mejoras tecnológicas en espectroscopia aportaban nuevos datos: - Sommerfeld observó en 1915 que algunas líneas del espectro eran en realidad dos o más líneas finas próximas. Esto sugería la existencia de subniveles energéticos.- El efecto Zeeman (1896) consiste en el desdoblamiento de las líneas en presencia de campos magnéticos. Se relacionó con cambios en la orientación espacial de las órbitas.- Uhlenbeck y Goudsmit desdoblaron las líneas de Zeeman, confirmando que el electrón tiene propiedades magnéticas, como habían propuesto Stern y Gerlach.

-Intercambiando fotones los electrones podían cambiar de nivel, de subnivel, pasar a una órbita con otra orientación o cambiar su movimiento. Se introdujeron nuevos números cuánticos: I, m, s. En el modelo posterior, estos números surgirán matemáticamente.

Lección 4: Química cuántica

La química cuántica describe matemáticamente el comportamiento fundamental de la materia a escala molecular. Una aplicación de la química cuántica es el estudio del comportamiento de átomos y moléculas, en cuanto a sus propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas y mecánicas, y también su reactividad química, sus propiedades redox, etc. pero también se estudian materiales, tanto sólidos extendidos como superficies. La química cuántica se basa en varios postulados:

Lección 5: Concepto de orbital

Las capas electrónicas son trayectorias orbitales que siguen los electrones alrededor del núcleo de un átomo. También se conocen como niveles de energía. Los orbitales se definen, concretamente, como las regiones del espacio en las que hay una probabilidad del 95% de encontrar al electrón. Los principales tipos de orbitales son: Orbital es esférico y puede contener hasta 2 electrones por nivel de energía. Orbital p: puede albergar hasta 6 electrones por nivel de energía (3 orbitales p, cada uno con 2 electrones). Orbital d:puede contener hasta 10 electrones por nivel de energía (5 orbitales d, cada uno con 2 electrones).

Orbital f: puede contener hasta 14 electrones por nivel de energía (7 orbitales f, cada uno con 2 electrones). Por ejemplo, la configuración electrónica del oxígeno, (1s² 2s² 2p⁴), se refiere a que los dos primeros electrones ocupan el orbital 1s, los siguientes dos ocupan el orbital 2s, y los últimos cuatro se distribuyen en los orbitales 2p.

Lección 6: Hipótesis de Planck

La teoría de Planck, desarrollada en 1900 por Max Planck, aborda el fenómeno de la radiación térmica emitida por un cuerpo negro. Antes de Planck, las teorías clásicas preveían que un cuerpo negro debería emitir energía infinita, lo cual contradecía la realidad y conducía a la llamada "catástrofe ultravioleta". Max Planck propuso que la energía emitida por un cuerpo negro no es continua, como afirmaba la física clásica, sino discreta y se compone de cuantos de energía con frecuencias específicas. La hipótesis de Planck establece que los cuerpos emiten o absorben energía en forma de paquetes discretos, denominados cuantos. La energía de un cuanto se determina mediante la fórmula E = h · f, donde "f" es la frecuencia de la radiación y "h" es la constante de Planck (h = 6,63 × 10^(-34) J·s).

Este descubrimiento revolucionario de la teoría cuántica reveló que los objetos calentados emiten radiación en cantidades discretas de energía, cuantificando la naturaleza de la emisión electromagnética. Planck también introdujo la noción de que un cuerpo negro es un emisor perfecto de radiación a una energía dada. Este avance fue crucial para la comprensión de la radiación térmica y sentó las bases para el desarrollo posterior de la mecánica cuántica. Este concepto sentó las bases para la teoría cuántica y se consolidó cuando, en 1905, cuando Albert Einstein utilizó la hipótesis cuántica de Planck para explicar el efecto fotoeléctrico.

Lección 7: Principio de incertidumbre de Heisenberg

Según el principio de incertidumbre de Heisenberg, es imposible saber exactamente en qué lugar del espacio se encuentra un electrón y hacia dónde se dirige en un momento dado, sin embargo, podemos hacer predicciones sobre dónde es más probable que se encuentre un electrón en cualquier momento, observando y trazando su ubicación una y otra vez para hacer un diagrama aproximado. Aunque no sabemos con certeza a dónde va, nos da una idea aproximada de dónde estará probablemente el electrón, la mayor parte del tiempo. A estas zonas se les denomina orbitales. Un ejemplo de ello es cuando intentamos medir la posición de un electrón en un átomo, estamos usando un fotón para hacerlo. Pero cuando hacemos esto, el electrón recibe una energía del fotón, lo que causa un cambio en su momento, debido al aumento de energía

. Por lo tanto, cuanto más precisamente medimos su posición, menos precisamente podemos medir su momento y viceversa.

Gráfico explicativo del principio de Indeterminación de Heisenberg: Un intento de determinar la posición de un electrón (círculo azul) mediante un fotón (línea roja) de longitud de onda corta, ocasionará perturbaciones al momento lineal del electrón

Lección 7: Dualidad onda-corpúsculo

Hasta principios del siglo XX, se creía que la luz se propagaba como ondas. Aproximadamente 25 años antes de que De Broglie descubriera el comportamiento ondulatorio de las partículas, Einstein examinó el efecto fotoeléctrico, postulando que la luz consistía en partículas con energía igual a su frecuencia (f) y a la constante de Planck (h). Este hallazgo revolucionó nuestra comprensión de la luz, permitiéndole describirse también como una partícula. La dualidad onda-corpúsculo, también llamada onda partícula, resolvió una aparente paradoja, demostrando que la luz y la materia pueden, a la vez, poseer propiedades de partícula y propiedades ondulatorias.

Actualmente se considera que la dualidad onda - partícula es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa.” (Stephen Hawking, 2001)

Lección 7: Dualidad onda-corpúsculo

Puntos claves: -Un experimento importante que confirmó que la luz es una onda fue el experimento de la doble rendija diseñado por Thomas Young. Sin embargo, fue Einstein quien introdujo la idea de la luz como una pequeña partícula con una cantidad fija de energía.

-Las partículas tienen una longitud de onda asociada, conocida como longitud de onda de De Broglie.-La dualidad onda-partícula fue descubierta experimentalmente por varios científicos, pero fue de Broglie quien introdujo el concepto de longitud de onda asociada a cada partícula. -Las longitudes de onda de las partículas son inversamente proporcionales a sus energías y directamente proporcionales a su frecuencia.

PRUEBA

Ya se han terminado las lecciones y ahora si quieres ser libre tiene que superar estas pruebas

Prueba 1

Progreso mágico

¿Por qué la física clásica no podía explicar la radiación de un cuerpo negro?

Catástrofe infrarroja

Catástrofe ultravioleta

Catástrofe electromagnética

¡Bien hecho!

¡Lección aprendida!

Continuar

¡Caíste!

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PRUEBA 02

Pociones. Elige el ingrediente que falta para obtener la combinación perfecta.

Progreso mágico

¿Cuál es la fórmula que relaciona la energía y la frecuencia en la teoría de Planck?

2. E = h / λB

Arrastra el circulo y busca la fórmula.

¡Bien hecho!

¡Lección aprendida!

Continuar

¡Es veneno!

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PRUEBA 03

Adivinación. ¿Puedes predecir el tema viendo una sola carta?

Progreso mágico

Pregunt1/4

¿ A que postulado de química cuántica pertenece la siguente imagen?

Pista

Principio de incertidumbre de Heisenberg

Teoría de planck

Concepto de orbital

Dualidad onda-corpúsculo

¡Bien hecho!

¡Lección aprendida!

Continuar

¡Mal presagio!

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PRUEBA 04

Encantamientos ¿Cuál de estas opciones es la mejor elección?

Progreso mágico

¿ Cual de las siguientes imagenes pertenecen al espectros de emisión?

Manual completado

¡Enhorabuena!

Progreso mágico

¡Malaelección!

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¡Ya eres libre¡

¿Seguro que quieres salir?

Tu avance se perderá y no aprenderás a hacer brujerías.

Salir

Continuar

¡Gracias por tu atencion!

Kawtar Taleme.

¿Tienes una idea?

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Para ello debes completar el manual de hechicería superando cada una de las 4 lecciones que encontrarás: · Bosque embrujado· Pociones· Adivinación· Encantamientos. Pon a prueba tus dotes mágicas e intenta no fallar o tendrás que repetir la prueba.