Come Superare l'Esame di Chimica Organica

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La chimica organica ha una pessima reputazione; non è tanto raro, tra gli studenti, ascoltare orribili storie in merito alle difficoltà che si devono affrontare prima di superare questo esame. Sebbene si tratti di una materia complessa, la "chimica organica" in fondo non è un incubo come spesso viene dipinta. Ci sono poche informazioni da memorizzare, ma molti processi da assimilare, pertanto la comprensione delle nozioni fondamentali e un buon regime di studio sono la chiave per superare l’esame.

Parte 1

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Conoscenze di Base

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Impara la definizione di "chimica organica". In linea generale, questa materia si occupa dello studio dei composti chimici del carbonio. Il carbonio è il sesto elemento della tavola periodica e uno fra quelli necessari alla vita sulla Terra. Gli esseri viventi sono costituiti da molecole che, a loro volta, sono composte soprattutto di carbonio. Questo significa che la chimica organica si occupa anche dei processi chimici che ogni giorno avvengono all’interno degli organismi, delle piante, degli animali e degli ecosistemi.
- Tuttavia, la chimica organica non si limita agli esseri viventi. Per esempio, studia anche le reazioni che avvengono nella combustione di carburanti fossili che rientrano nel campo di azione della chimica organica, dato che sono a base di carbonio.
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Impara i modi più comuni per rappresentare le molecole. La chimica organica ha un approccio decisamente più "grafico" rispetto a quella generale. Devi fare spesso affidamento sui disegni di molecole e composti, più di quanto tu abbia mai fatto nelle lezioni precedenti. Capire come interpretare questi disegni è una delle abilità di base più importanti per studiare la chimica organica.
- Prima di iniziare, devi prendere familiarità con le strutture di Lewis. Solitamente vengono spiegate nella parte di chimica generale. Secondo questa rappresentazione grafica, gli atomi di una molecola sono rappresentati dal loro simbolo chimico (la lettera sulla tavola periodica). Le linee rappresentano i legami, i punti gli elettroni di valenza. Per un ripasso, leggi questo articolo.
- Un metodo che probabilmente ti è nuovo per disegnare le molecole è rappresentato dalla formula di struttura. Con questa soluzione grafica gli atomi di carbonio non vengono scritti, ma ci si limita alle linee che identificano i legami. Dato che nello studio della chimica organica ci sono molti atomi di carbonio, in questo modo è più veloce disegnare le molecole. Tutti gli atomi diversi dal carbonio vengono raffigurati con il proprio simbolo chimico. Puoi fare alcune ricerche online per trovare qualche supporto allo studio della formula di struttura.
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Impara come disegnare i legami. Quelli covalenti sono in assoluto i legami più comuni che dovrai affrontare durante il corso di chimica organica (anche se una buona conoscenza del legame ionico e degli altri generi è sempre fondamentale). In un legame covalente, due atomi condividono gli elettroni spaiati; se esistono più elettroni spaiati, allora si forma un legame doppio o triplo.
- Sia nelle formule di struttura che in quelle di Lewis, un legame singolo è rappresentato da una linea, un legame doppio da due linee e un legame triplo da tre linee.
- Nelle formule di struttura, i legami fra carbonio (C) e idrogeno (H) non vengono disegnati perché sono molto frequenti.
- Tranne che in circostanze speciali, gli atomi hanno solo 8 elettroni di valenza (sull’orbitale esterno). Questo significa che nella maggioranza dei casi un atomo può legarsi al massimo con altri quattro atomi.
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Impara le basi della rappresentazione tridimensionale delle strutture molecolari. La chimica organica richiede agli studenti di pensare alle molecole proprio come sono in natura e non come a un disegno su un foglio. Le molecole possiedono una struttura tridimensionale. La natura dei legami fra gli atomi è il fattore più importante che determina la forma 3-D della molecola, anche se non è il solo. Qui di seguito trovi elencate alcune cose da ricordare quando ti accingi a studiare le forme tridimensionali delle molecole a base di carbonio:
- Un atomo di carbonio unito a quattro altri atomi con legami singoli assume una forma di tetraedro (una piramide con quattro vertici). Un buon esempio per questa struttura è la molecola di metano (CH₄).
- Una molecola con un atomo di carbonio, unito a un atomo con un doppio legame e ad altri due con legami singoli, ha una geometria triangolare planare (un triangolo piatto). Lo ione CO₃^-2 ne è un esempio.
- Una molecola composta da un atomo di carbonio, unito a due atomi attraverso dei legami doppi oppure unito a un gruppo con un legame triplo, assume una geometria lineare (una linea rigida). La molecola di anidride carbonica (CO₂) ne è un esempio.
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Impara a decifrare l’ibridizzazione orbitalica. Nonostante il nome incuta timore, non è un concetto così difficile da comprendere. In pratica, gli orbitali ibridi sono il metodo con cui i chimici rappresentano gli elettroni di valenza di un atomo in base a come l’atomo si comporta (piuttosto che a come viene disegnato). Se un atomo ha un determinato numero di elettroni spaiati disponibili per creare dei legami, ma essi tendono a formare un differente numero di legami, allora per descrivere questa differenza si dice che l’atomo possiede degli orbitali ibridi.
- Il carbonio è un esempio perfetto di questo genere di atomi, in quanto possiede quattro atomi di valenza: due nell’orbitale 2s e due spaiati nell’orbitale 2p. Poiché ci sono due elettroni spaiati, ci si potrebbe aspettare che il carbonio formi due legami. Tuttavia, l’esperienza pratica ci insegna che gli elettroni accoppiati nell’orbitale 2s formano dei legami anche se non sono spaiati. Quindi si può affermare che un atomo di carbonio ha quattro elettroni spaiati nel suo orbitale ibrido sp.
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Apprendi le basi dell’elettronegatività. Nella chimica organica esistono molti fattori che determinano come due molecole reagiscono fra loro; l’elettronegatività è uno dei più importanti. Questo concetto misura con quanta "forza" l'atomo trattiene i propri elettroni. Gli atomi con un’elettronegatività elevata trattengono gli elettroni con maggior forza (e viceversa per gli atomi a bassa elettronegatività). Puoi fare riferimento a questo articolo per avere ulteriori dettagli.
- Man mano che ti muovi verso destra e verso l’alto lungo la tavola periodica, gli elettroni diventano sempre più elettronegativi (esclusi l’elio e l’idrogeno). Il fluoro, l’elemento in alto a destra, è quello con la più alta elettronegatività.
- Dato che gli atomi elettronegativi "tendono ad attirare" altri elettroni, reagiscono "prendendo" gli elettroni disponibili nelle altre molecole. Per esempio, gli atomi come il cloro e il fluoro spesso appaiono come ioni negativi, perché hanno preso elettroni da altri atomi.
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Parte 2

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Consigli per lo Studio

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Non farti intimorire. Questa materia introduce molti nuovi concetti e ti obbliga a pensare ai problemi chimici da una prospettiva differente; inoltre dovrai imparare un nuovo intero "vocabolario chimico". Rilassati, tutti i tuoi compagni di corso devono affrontare lo stesso problema. Studia diligentemente, chiedi aiuto in caso di bisogno e vedrai che andrà tutto bene.
- Non farti spaventare dai “racconti dell’orrore” degli studenti che hanno passato l’esame di chimica prima di te. È tipico dei ragazzi "gonfiare" sempre un po' le loro esperienze. Se vai al tuo primo esame quando sei terrorizzato e convinto di affrontare un’impresa impossibile, allora renderai tutto più complicato di quanto sia in realtà. Al contrario, dovresti rafforzare la tua sicurezza studiando parecchio e riposando la notte prima dell’esame.
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Cerca di comprendere i concetti, invece di memorizzarli. Durante le lezioni verranno prese in esame centinaia di reazioni chimiche. È praticamente impossibile impararle tutte a memoria, quindi non sprecare il tuo tempo e limitati solo a quelle più importanti. Concentrati sui principi di base che governano le reazioni più comuni; la maggior parte segue solo uno o due schemi, quindi conoscere questi ultimi e sapere come applicarli diventa una tecnica molto più efficiente per risolvere correttamente i problemi di chimica.
- Tuttavia, sei hai una buona memoria, puoi usare questa abilità a tuo vantaggio. Prova a scrivere i meccanismi delle reazioni fondamentali su delle flashcard e usale per memorizzarli. Dovrai essere comunque capace di affrontare una reazione che non hai mai visto, ma puoi usare gli stessi principi per sviluppare il meccanismo corretto.
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Impara i gruppi funzionali. La chimica organica di base usa lo stesso insieme di strutture in praticamente quasi tutte le molecole; queste strutture sono conosciute con il nome di "gruppi funzionali". Saperle identificare e capire come tendono a reagire è un passaggio fondamentale per risolvere i problemi di chimica organica. Dato che i gruppi funzionali reagiscono costantemente nello stesso modo, conoscerne le caratteristiche ti permette di risolvere un’ampia gamma di problemi.
- In chimica organica esistono troppi gruppi funzionali per elencarli in questo articolo. Tuttavia, non è difficile trovare in internet delle fonti che ti possono aiutare in tal senso. In questo link ne hai un esempio.
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Se hai dei dubbi, segui il flusso degli elettroni. A livello basico, la maggior parte delle reazioni di chimica organica prevede che due o più molecole si scambino degli elettroni. Se non riesci a capire come innescare il meccanismo della reazione, comincia a valutare dove potresti sensatamente spostare gli elettroni. In altri termini, cerca gli atomi che sembrano dei buoni “ricettori” di elettroni e quelli che sono più propensi a cederli. Esegui lo spostamento e poi chiediti "cosa devi fare per portare le molecole a uno stato di stabilità".
- Per esempio, dato che l’ossigeno (O) è più elettronegativo del carbonio, l’atomo O unito a C con un legame doppio nel gruppo carbonile tende a trattenere gli elettroni di legame più vicini a sé. Questo conferisce a C una leggera carica positiva e lo rende un buon candidato a ricevere gli elettroni. Se nella reazione c’è un atomo che tende a rilasciare elettroni, allora ha senso collegarlo a C formando un nuovo legame e innescando la reazione.
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Forma un gruppo di studio per i compiti a casa e per gli esami. Non devi avere la sensazione di essere da solo contro la chimica organica. Fare i compiti con altri amici che seguono lo stesso corso è un’ottima idea. Non solo gli altri ti possono aiutare con i concetti che ti risultano più astrusi, ma potrai anche interiorizzare maggiormente quelli che hai già ben compreso rispiegandoli ai tuoi compagni.

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Cercare Aiuto

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Fai conoscenza con il professore. Si tratta della persona che, in aula, conosce meglio la materia. Approfitta di questa risorsa molto preziosa. Recati nel suo studio per discutere i concetti che non hai compreso. Cerca di porgli poche domande chiare e concise, oppure proponigli un paio di problemi che non riesci a risolvere. Preparati a dovergli spiegare il procedimento che ti conduce verso la soluzione sbagliata.
- Evita di recarti dal tuo professore senza un’idea chiara di cosa vuoi. Dichiarare semplicemente che non hai fatto i compiti a casa non è certo utile.
- Questa non è solo un'ottima occasione per trovare le risposte ai tuoi dubbi, ma anche un modo per conoscere il tuo insegnante. Ricorda che se vorrai accedere a un master o a un dottorato di ricerca, avrai bisogno anche delle sue referenze. Gli insegnanti sono ben disposti a scrivere delle note positive agli studenti che si sono presi la briga di parlare con loro.
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Usa degli strumenti che ti aiutino a visualizzare il problema. In chimica organica la forma delle molecole determina come reagiscono. Dato che è difficile realizzare una rappresentazione tridimensionale grafica delle molecole complesse, puoi usare degli elementi fisici, come le costruzioni per bambini, per analizzare le strutture complicate.
- I kit per modellini molecolari ti permettono di costruire le molecole con pezzi di plastica. Potrebbero essere piuttosto costosi, se li acquisti in una libreria universitaria o in un negozio per forniture di laboratorio; tuttavia, alcuni insegnanti li prestano gratuitamente agli studenti che ne fanno richiesta.
- Se non puoi procurarti un kit "vero", usa palle di gommapiuma, pennarelli e spinette di legno. Li puoi trovare facilmente nei negozi di bricolage e di belle arti.
- Esistono anche diversi programmi di computer grafica che ti aiutano a visualizzare le molecole in 3-D. Segui questo link (in inglese) per averne un esempio.
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Iscriviti a un forum online. Una delle ancore di salvataggio nel mare turbolento della chimica organica è rappresentata dall’alto numero di studenti che cercano e offrono aiuto online. Esistono molti forum costituiti da un’ampia comunità di persone che vogliono discutere degli argomenti più complicati. Prova a pubblicare un problema che non riesci a risolvere e collabora con le persone che ti risponderanno per trovare la soluzione.
- Praticamente ogni università con una facoltà di chimica ha la sua pagina online o il suo forum organizzato dagli studenti e che si prefigge come obiettivo il mutuo aiuto. Non sarà difficile trovare la comunità online che fa per te.
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Prova delle risorse online. Esistono molti siti che ti aiutano a risolvere i temi più complessi di chimica organica. Qui di seguito ne elenchiamo alcuni (in lingua inglese):
- Khan Academy: puoi trovare numerosi video di lezioni che trattano gli argomenti di base.
- Chem Helper: in questo sito ci sono dei link a delle simulazioni di esami, dei forum di aiuto, i meccanismi di reazione e molto altro. Troverai anche una sezione per il laboratorio.
- University of South Carolina Aiken: troverai un elenco di vari siti utili che trattano molti argomenti di chimica organica.
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Consigli

Più studi la chimica organica, più riuscirai a interiorizzare i concetti più importanti. Cerca di dedicare a questa materia almeno un’ora o due ogni giorno; la qualità dello studio è importante tanto quanto la quantità.
Una buona conoscenza della fisica di base è di grande aiuto per comprendere i numerosi argomenti di chimica organica. Se ti è possibile, segui anche delle lezioni di fisica prima di iscriverti al corso di chimica.
In questa sezione di wikiHow puoi trovare molti articoli utili.