Orgaanilisel keemial on vastik maine. Pole harvad juhud, kui õpilased kuulevad õudusjutte klassi raskuste kohta enne, kui neil on võimalus sellega ise hakkama saada. Kuigi tund võib olla väljakutseid pakkuv, ei ole “O Chem” õudusunenägu, milleks see sageli välja mõeldakse. On vähem teavet, mida meelde jätta, kuid rohkem protsesse, mida mõista, nii et põhitõdede mõistmine ja hea õpperežiim on eduka hinde saamiseks võtmetähtsusega.
1
Õppige orgaanilise keemia määratlust. Üldiselt on orgaaniline keemia süsinikupõhiste keemiliste ühendite uurimine. Süsinik on perioodilisuse tabeli kuues element ja üks elutähtsamaid ehitusplokke maa peal. Elusolendid koosnevad peamiselt süsinikust koosnevatest molekulidest. See tähendab, et O chem sisaldab keemiat, mis toimub teie kehas iga päev. See hõlmab ka keemiat, mis esineb loomades, taimedes ja looduslikes ökosüsteemides. Orgaaniline keemia ei piirdu siiski ainult elusolenditega. Näiteks fossiilkütuste põletamisega seotud keemilised reaktsioonid kuuluvad O chemi vihmavarju alla, kuna need reaktsioonid hõlmavad kütustes süsinikupõhiseid ühendeid.
2
Õppige levinumaid viise molekulide esitamiseks. O keemia on “visuaalsem” õppevaldkond kui üldine keemia. Toetute molekulide ja ühendite joonistele sagedamini kui eelmistes keemiatundides. Seda tüüpi visuaalsete esituste tõlgendamise teadmine on üks põhilisemaid ja olulisemaid keemiaoskusi. Enne alustamist peate olema tuttav Lewise struktuuridega. Neid õpetatakse tavaliselt üldise keemiakursuse osana. Lewise struktuuris tähistatakse molekulis olevaid aatomeid nende keemilise sümboliga (tähed perioodilisuse tabelis). Jooned tähistavad nendevahelisi sidemeid ja punktid tähistavad nende valentselektrone. Värskendamiseks vaadake meie Lewise struktuuri artiklit. Üks moodus molekulide joonistamiseks, mis on teile tõenäoliselt uus, on skeletivalemi meetod. Skeleti valemis (mida nimetatakse ka “sidejoone struktuuriks”) süsinikuaatomeid ei näidata. Selle asemel on sidet tähistav joon. Kuna O-keemis on nii palju süsinikuaatomeid, muudab see molekulide joonistamise palju kiiremaks. Mittesüsinikuaatomeid tähistatakse endiselt nende keemiliste sümbolitega. Hea skeleti moodustiste juhend on saadaval siin.
3
Õppige võlakirju esindama. Kovalentsed sidemed on ülekaalukalt kõige levinumad sidemete tüübid, millega O-keemias kokku puutute (kuigi teadmised ioonsidemete jms kohta on endiselt väärtuslikud). Kovalentses sidemes jagavad kaks aatomit sideme moodustamiseks paarituid elektrone. Kui on saadaval täiendavaid paarituid elektrone, on võimalikud topelt- või kolmiksidetud aatomid. Nii Lewise struktuurides kui ka skeleti valemites on üksiksidemed tähistatud ühe joonega, kaksiksidemed topeltjoonega ja kolmiksidemed kolmikjoonega. valemite kohaselt ei ole süsiniku (C) ja vesiniku (H) aatomite vahel sidemeid tavaliselt tõmmatud, kuna need on nii tavalised. Välja arvatud erilistel asjaoludel, on aatomitel tavaliselt lubatud ainult kaheksa valentselektroni (väliskihi). See tähendab, et enamasti saab aatom seostuda maksimaalselt nelja teise aatomiga.
4
Õppige 3-D molekulaarstruktuuri põhitõdesid. Orgaaniline keemia nõuab, et õpilased mõtleksid keemilistele molekulidele nii, nagu need päriselus tegelikult eksisteerivad, mitte ainult nii, nagu neid joonistatakse. Molekulid on kolmemõõtmeliste struktuuride kujul. Molekuli 3-D kuju määramisel on kõige olulisem molekulis olevate sidemete olemus, kuigi mõnikord võivad rolli mängida ka muud tegurid. Allpool on mõned asjad, mida süsinikupõhiste molekulide kuju puhul meeles pidada: nelja teise aatomiga üksiksidemetega seotud süsinik on tetraeedri kuju (neljaharuline püramiid). Hea näide selle kohta on molekul metaan (CH4) A süsinik, mis on seotud teise aatomiga kaksiksidemega ja kahel üksiksidemega aatomil, on trigonaalse tasapinnalise (lame kolmnurga) kujuga. Hea näide on siin ioon CO3-2. Kahe aatomiga kaksiksidemega seotud või ühte albumisse kolmiksidemega seotud süsinikul on lineaarne (jäik joon) kuju. Üks näide on süsinikdioksiidi molekul (CO2).
5
Õppige dešifreerima orbitaalset hübridisatsiooni. Sellel teemal on hirmutav nimi, kuid sellest pole nii raske aru saada. Põhimõtteliselt on hübriidorbitaalid lihtsalt viisid, kuidas keemikud esindavad aatomi valentselektroneid selle aatomi käitumise (pigem selle joonistamise) järgi. Kui aatomil on sidumiseks saadaval teatud arv paarituid elektrone, kuid see kipub moodustama erineva arvu sidemeid, siis öeldakse, et sellel on “hübriidorbitaalid”, mis moodustavad erinevuse. Süsinik on selle suurepärane näide. Süsinikuaatomitel on neli valentselektroni: kaks 2s orbitaalil ja kaks paaritut 2p orbitaalil. Kuna paarumata elektrone on kaks, võib eeldada, et süsinik moodustab kaks sidet. Kuid katsed näitavad, et 2s-orbitaali paaris elektronid moodustavad sidemeid, kuigi nad pole paaritumata. Seega ütleme, et süsinikuaatomil on sp-hübriidorbitaalil neli paaristamata elektroni.
6
Õppige elektronegatiivsuse põhitõdesid. On palju, palju tegureid, mis võivad määrata, kuidas kaks molekuli O-keemis üksteisega reageerivad. Siiski on elektronegatiivsus sageli üks olulisemaid tegureid. Elektronegatiivsus on viis mõõta, kui “tihedalt” antud aatom oma elektrone hoiab. Kõrge elektronegatiivsusega aatomid hoiavad oma elektrone tihedalt kinni (ja vastupidi madala elektronegatiivsusega aatomite puhul). Üksikasjaliku teabe saamiseks vaadake meie artiklit elektronegatiivsuse kohta. Kui liigute perioodilisustabelis üles ja paremale, suurenevad aatomid elektronegatiivsusest (vesinik ja heelium ei ole kaasatud). Fluoril, üleval paremal asuval aatomil, on kõrgeim elektronegatiivsus kõigist. Kuna elektronegatiivsed aatomid “tahavad” rohkem elektrone, kipuvad nad reageerima, “haarades” olemasolevaid elektrone teistelt molekulidelt. Näiteks aatomid nagu kloor ja fluor ilmuvad sageli negatiivsete ioonidena, kuna nad on võtnud elektrone teistelt aatomitelt.
7
Ära lase end hirmutada. Orgaaniline keemia toob kaasa palju uusi mõisteid ja sunnib keemiaprobleemidele uuel viisil mõtlema. Peate õppima täiesti uue keemia “sõnavara”. Lõdvestuge, et kõik teie klassi liikmed seisavad silmitsi samade väljakutsetega. Õppige hoolega ja hankige vajalikku abi ning tõenäoliselt läheb kõik hästi.Orgaaniline keemia pole raske, peate lihtsalt jõudma punkti, kus saate seda hõlpsasti visualiseerida.Ärge laske õuduslugudel inimestelt, kes on varem O chemi võtnud, sattuda sina. Õpilased kipuvad ilustama, kui rasked nende kogemused olid. Esimesele katsele asumine hirmununa, et seisate silmitsi võimatu väljakutsega, muudab asja ainult raskemaks. Selle asemel suurendage oma enesekindlust, kulutades palju aega õppimisele ja puhates palju eelmisel õhtul. O keemia ei ole matemaatikamahukas kursus. Selle kursuse läbimiseks ei pea te palju aritmeetikat ega algebrat tegema. Pigem mõelge sellele teemale nagu uue keele õppimisele.
8
Keskenduge mõistmisele, mitte meeldejätmisele. Tõenäoliselt näete oma O-keemiaklassis sadu erinevaid reaktsioone. Neid kõiki on praktiliselt võimatu pähe õppida, seega ärge raisake aega ühegi muu peale kõige olulisema meeldejätmisele. Selle asemel keskenduge kõige levinumate reaktsioonide põhiprintsiipidele. Enamik reaktsioone järgib ühte vähestest mustritest, nii et nende mustrite hea mõistmine ja teadmine, kuidas neid rakendada, on palju tõhusam viis probleemide lahendamiseks. Kui olete aga hea meeldejätmises, saate seda siiski oma eeliseks kasutada. Proovige kirjutada põhilised reaktsioonimehhanismid mälukaartidele ja kasutada neid reaktsioonide meeldejätmiseks. Peate siiski suutma oma teadmisi kohandada, kui näete reaktsioone, mida te ei tunne, kuid võite kasutada põhiprintsiipe, et suunata teid õige mehhanismi poole. Kordamine on suurepärane viis orgaanilise keemia paremaks mõistmiseks. Haara õppimise ajal tahvel ja joonista asju ikka ja jälle.
9
Tunne oma funktsionaalrühmi. Basic O chem kasutab peaaegu kõigis oma molekulides sama reaktiivsete struktuuride komplekti. Neid struktuure nimetatakse “funktsionaalseteks rühmadeks”. Teadmine, kuidas neid funktsionaalseid rühmi tuvastada ja kuidas nad kipuvad reageerima, on paljude O-keemiliste ülesannete jaoks ülioluline. Kuna funktsionaalrühmad reageerivad tavaliselt järjekindlalt ühtemoodi, võimaldab nende tunnuste tundmine lahendada väga erinevaid probleeme.Orgaanilises keemias on liiga palju funktsionaalrühmi, et neid selles artiklis loetleda. Funktsionaalrühmade juhendite leidmine võrgust pole aga keeruline. Näiteks Purdue ülikooli hea juhend on saadaval siin.
10
Õppige nukleofiili ja elektrofiili mõisteid. Enamik orgaanilisi reaktsioone jaguneb kolme tüüpi: nukleofiilsed/elektrofiilsed, peritsüklilised ja radikaalsed ning kõige levinumad on nukleofiilsed/elektrofiilsed reaktsioonid. Mõned olulised reaktiivide klassid, mida peate teadma, on järgmised: Nukleofiil: liik, millel on jagamiseks lisaelektrone. Pöörake tähelepanu negatiivselt laetud liikidele, kaksiksidemele või üksikute paaridega neutraalsetele liikidele. Näideteks on hüdroksiid, püridiin, jodiid, alkeenid, enolaadid ja Grignardi reaktiivid.Elektrofiil: liik, mis otsib elektronide paari. Pöörake tähelepanu osaliselt või täielikult positiivselt laetud liikidele. Näited hõlmavad karbokatioonid, vesinikhalogeniidhapped, haloalkaanid, hüdroniumioonid ja karbonüülid. Kaheaatomilised halogeenid (Cl2, Br2) ei kanna positiivseid laenguid, kuid side kahe halogeeni aatomi vahel on nõrk ja nad on võimelised moodustama stabiilseid anioone, mis muudab need nad on vastuvõtlikud nukleofiilsele rünnakule.Radikaalne: mis tahes liiki laenguta elektronidega. See võib hõlmata näiteks broomi aatomit. Kui need liigid reageerivad, kipuvad nad moodustama ühe “normaalse” molekuli koos teise radikaaliga.Diene: liik, millel on kaks kaksiksidet, mis on eraldatud üksiksidemega (konjugeeritud kaksiksidemed); need osalevad peritsüklilistes reaktsioonides. Seda tüüpi tavalised ühendid hõlmavad furaan, tsüklopentadieen ja 1,3-butadieen. Dienofiil: liik, mis reageerib dieenidega peritsüklilises reaktsioonis. Pöörake tähelepanu alkeenile, mis on konjugeeritud karbonüülrühmaga (α,β-küllastumata karbonüülühend), nagu etüülakrülaat, metüülvinüülketoon või tsüanoakrülaat.
11
Kahtluse korral jälgige elektronide voolu. Kõige elementaarsemal tasemel hõlmab enamik orgaanilise keemia reaktsioone kahte või enamat elektrone vahetavat molekuli. Kui te ei saa aru, kuidas reaktsioonimehhanismi käivitada, alustage otsides kohti, kus elektronidel on mõtet üle kanda. Teisisõnu, otsige aatomeid, mis tunduvad eriti head elektroniaktseptorid ja aatomeid, mis näevad välja eriti heade elektronide doonoritena. Tehke ülekanne ja küsige seejärel: “Mida ma pean nüüd tegema, et oma uued molekulid stabiilsesse olekusse viia?” Näiteks, kuna hapnik (O) on elektronegatiivsem kui süsinik, on O, mis on C-ga kaksiksidemes. ketoonirühmas kipub hoidma sidemes olevaid elektrone endale lähemal. See annab C-le osaliselt positiivse laengu ja muudab selle heaks kandidaadiks elektronide vastuvõtmiseks. Kui teil on reaktsioonis osalev hea elektronidoonor, on mõistlik, et see võib rünnata C-d, moodustades uue sideme ja käivitades teie reaktsiooni.
12
Kasutage õpperühmi kodutööde ja kontrolltööde tegemiseks. Ärge kunagi tundke, et peate orgaanilise keemiaga ise hakkama saama. Koos kaasüliõpilastega oma tööd teha on fantastiline idee. Teised ei saa teid aidata ainult nende kontseptsioonide osas, millega teil probleeme on. Saate ka paremini mõista materjali, mida te juba tunnete, selgitades seda kellelegi teisele.
13
Saage tuttavaks oma professoriga. Isik, kellel on teie klassiruumis kõige paremad teadmised O-keemiast, on isik, kes õpetab tundi. Kasutage seda väärtuslikku ressurssi. Külastage oma õpetaja kabinetti, et arutada valdkondi, millega teil probleeme on. Proovige esitada paar selget ja lühidalt küsimust või mõni probleem, millega teil on probleeme. Olge valmis selgitama mõtteprotsessi, mis viis teid vale vastuseni. Vältige oma professori kabinetti sisenemist ilma selge ettekujutuseta, mida soovite. Lihtsalt öeldes “Ma ei saa kodutööd” ei anna teile kasulikku abi. See pole mitte ainult suurepärane viis oma küsimustele vastuse saamiseks, vaid aitab teil ka oma professorit tundma õppida. Pidage meeles, et kui pürgite kõrgkooli, vajate tulevikus mõnda akadeemilist viidet. Professorid kirjutavad palju tõenäolisemalt positiivselt inimestest, kes võtsid aega nendega rääkimiseks. Kui te ei saa oma professorit kätte, vaadake ringi nende uurimislaboris ja üliõpilaskabinetis. Enamik professoreid palkab oma laborites paar kraadiõppurit ja nad võivad olla valmis teid küsimustega aitama.
14
Kasutage probleemide visualiseerimiseks tööriistu. O-keemis võivad molekulide kujud määrata, kuidas nad reageerivad. Kuna keeruliste 3D-molekulide kujutamine tasasel paberitükil võib olla keeruline, on füüsiliste ehitusplokkide kasutamine suurepärane võimalus keeruliste struktuuride ümber mähkida. Molekulaarsete mudelite komplektid võimaldavad teil plastitükkidest molekule ehitada. Need võivad olla mõnevõrra kallid, kui ostate need oma kooli raamatupoest või kemikaalide tarnijast, kuid mõned professorid laenavad neid tasuta välja üliõpilastele, kes neid küsivad. Kui te ei saa “päris” mudelit kätte komplekti, proovige isetegemiseks kasutada oma kohaliku käsitööpoe vahtkuule, markereid ja puidust tüübleid. Erinevad arvutiprogrammid (nagu siin saadaval olev) võivad samuti aidata teil molekule kolmemõõtmeliselt modelleerida.
15
Liituge aruteluga abifoorumites. Üks O-keemia kõrge raskusastme eeliseid on see, et paljud õpilased otsivad veebist abi (ja ka pakuvad seda). Erinevatel veebipõhistel keemiafoorumitel on suured kasutajate kogukonnad, kes soovivad arutada keerulisi orgaanilisi teemasid. Proovige postitada mõnda neist foorumitest probleem, millega teil on probleeme, ja seejärel tehke vajalikku abi saamiseks koostööd inimestega, kes vastavad. Kuigi seda tüüpi probleemide jaoks on palju foorumeid, on Chemicalforums.com hea koht alustada.
16
Kasutage veebipõhiseid O chemi ressursse. Paljud saidid võivad aidata keeruliste O-keemiliste teemade puhul. Allpool on loetletud vaid mõned head ressursid: Khan Academy: korraldab arvukalt videoloenguid, mis hõlmavad erinevaid põhiteemasid. Chem Helper: sisaldab linke praktikatestide, abifoorumite, reaktsioonimehhanismide ja muu juurde. Sisaldab ka laboratoorset abi. Lõuna-Carolina Aikeni ülikool: sisaldab oma kasulike veebisaitide kataloogi, mis hõlmab mitmesuguseid O chemi teemasid.