0:00:00.000,0:00:01.000
Se te lo stessi chiedendo

0:00:01.000,0:00:08.000
Questo è l'inizio del più rivoluzionario corso di biologia di tutti i tempi.

0:00:08.000,0:00:12.000
Oggi imparerai tutto sui legami covalenti e ionici e a idrogeno

0:00:12.000,0:00:13.000
Senza dimenticare gli orbitali elettronici

0:00:13.000,0:00:14.000
e la regola dell'ottetto

0:00:14.000,0:00:18.000
E cosa centra tutto questo con un folle chiamato Gilbert Lewis?

0:00:18.000,0:00:23.000
E' tutto qui dentro.

0:00:23.000,0:00:30.000
Salve, sono Hank

0:00:31.000,0:00:33.000
Suppongo che tu sia qui perché sei interessato in biologia

0:00:33.000,0:00:37.000
e se lo sei, ha decisamente senso poiché

0:00:37.000,0:00:42.000
come ogni buona canzone di 50 cent, la biologia è tutta sesso e cercare di non morire

0:00:42.000,0:00:45.000
Chiunque stia guardando ora dovrebbe essere interessato in sesso e non morire

0:00:45.000,0:00:49.000
essendo tu, suppongo, un essere umano.

0:00:49.000,0:00:52.000
Ho intenzione di tenere questo corso di biologia diversamente dalla maggior parte delle materie che tu abbia mai

0:00:52.000,0:00:53.000
seguito nella tua vita

0:00:53.000,0:00:57.000
Ad esempio, non spenderò la prima lezione

0:00:57.000,0:00:59.000
parlando di cosa farò nel resto delle lezioni

0:00:59.000,0:01:02.000
Ho intenzione di iniziare ad insegnarti, tipo proprio ora.

0:01:02.000,0:01:04.000
Dirò un'ultima cosa prima di iniziare.

0:01:04.000,0:01:06.000
Si, solo una!

0:01:06.000,0:01:10.000
E' questa: se sto andando troppo veloce per te, la cosa bella di YouTube è

0:01:10.000,0:01:12.000
che puoi tornare indietro.

0:01:12.000,0:01:14.000
Rivederlo ancora e ancora se sei confuso.

0:01:14.000,0:01:17.000
Possibilmente, dovresti diventare meno confuso.

0:01:17.000,0:01:20.000
E sei perfino autorizzato a saltare le parti che conosci già.

0:01:20.000,0:01:23.000
Un altro consiglio, puoi addirittura usare i numeri della tastiera per spostarti

0:01:23.000,0:01:24.000
all'interno del video.

0:01:24.000,0:01:28.000
E lo prometto, puoi farmelo quante volte vuoi e non ci farò per niente caso.

0:01:28.000,0:01:31.000
Un mio grande professore una volta mi disse che per capire davvero ogni argomento

0:01:31.000,0:01:36.000
devi capire un po' del livello di complessità appena sotto quell'argomento.

0:01:36.000,0:01:39.000
Il livello di complessità proprio sotto biologia è chimica

0:01:39.000,0:01:43.000
a meno che tu non sia un biochimico, nel qual caso potresti dire che è biochimica

0:01:43.000,0:01:48.000
In ogni caso, avremo bisogno di conoscere un po' di chimica per affrontare biologia.

0:01:48.000,0:01:51.000
E quindi QUESTO, amici miei, e ciò da cui cominceremo.

0:01:51.000,0:01:56.000
Sono una collezione di molecole organiche chiamata Hank Green.

0:01:56.000,0:01:59.000
I composti organici sono una classe di composti che contengono Carbonio.

0:01:59.000,0:02:04.000
E il carbonio è questa piccola sexy sfacciatella sulla tavola periodica

0:02:04.000,0:02:06.000
che è, sai...

0:02:06.000,0:02:08.000
poco d'accordo con la monogamia.

0:02:08.000,0:02:09.000
Una donnaccia. Un po' vagabonda. Impertinente.

0:02:09.000,0:02:11.000
Quando dico che il carbonio è piccolo intendo che in effetti

0:02:11.000,0:02:14.000
come atomo, è relativamente piccolo.

0:02:14.000,0:02:18.000
Ha 6 protoni e 6 neutroni per una massa atomica totale di 12.

0:02:18.000,0:02:20.000
A causa di ciò, il carbonio non occupa molto spazio.

0:02:20.000,0:02:25.000
E così può disporsi in strani anelli, fogli e spirali

0:02:25.000,0:02:27.000
con doppi e perfino tripli legami.

0:02:27.000,0:02:32.000
Può fare tutta una serie di cose che non sarebbero mai state possibili per atomi più massicci.

0:02:32.000,0:02:37.000
Praticamente, è l'equivalente atomico di un ginnasta olimpico.

0:02:37.000,0:02:42.000
Può fare tutte queste meravigliose, belle, eleganti cose perché è piuttosto piccolo

0:02:42.000,0:02:44.000
Si può anche che il carbonio sia amichevole

0:02:44.000,0:02:48.000
è questa è una cosa interessante da dire riguardo ad un atomo

0:02:48.000,0:02:49.000
Non è come altri elementi che

0:02:49.000,0:02:52.000
tentano disperatamente di fare qualsiasi cosa possano

0:02:52.000,0:02:53.000
per riempire i loro orbitali elettronici

0:02:53.000,0:02:56.000
No, il carbonio sa cosa vuol dire essere solo, e quindi non è tutto

0:02:56.000,0:02:59.000
"Ti prego! Farò qualunque cosa per i tuoi elettroni!"

0:02:59.000,0:03:02.000
bisognoso come sono invece Fluoro, Cloro o Sodio

0:03:02.000,0:03:05.000
Elementi come il cloro se li respiri ti squarciano letteralmente i polmoni

0:03:05.000,0:03:10.000
e il sodio, il sodio è folle, se lo versi nell'acqua esplode!

0:03:10.000,0:03:10.000
Il carbonio tuttavia...

0:03:10.000,0:03:11.000
Meh.

0:03:11.000,0:03:15.000
Vuole più elettroni, ma non ucciderebbe per averli.

0:03:15.000,0:03:18.000
Crea e rompe legami come una tredicenne superficiale.

0:03:18.000,0:03:20.000
E non se ne vergogna neppure.

0:03:20.000,0:03:26.000
Il carbonio è anche, come dicevo prima, un po' una donnaccia, siccome ha bisogno di altri quattro elettroni extra

0:03:26.000,0:03:28.000
e quindi si legherà con più o meno chiunque capita a tiro

0:03:28.000,0:03:32.000
E sempre poiché ha bisogno di quattro elettroni, si unirà a due, o tre

0:03:32.000,0:03:35.000
o anche quattro di queste cose allo stesso tempo

0:03:35.000,0:03:39.000
E il carbonio è consenziente ed interessato ad unirsi con un sacco di differenti molecole [o atomi]

0:03:39.000,0:03:42.000
come idrogeno, ossigeno, fosforo, azoto

0:03:42.000,0:03:43.000
o con altre molecole di carbonio.

0:03:43.000,0:03:46.000
Può farlo in infinite configurazioni

0:03:46.000,0:03:52.000
permettendogli di essere l'atomo principale delle complicate strutture che formano gli esseri viventi come noi stessi

0:03:52.000,0:03:57.000
Poiché il carbonio è questo mix perfetto di proprietà come essere piccolo, amichevole e un po' donnaccia

0:03:57.000,0:04:00.000
la vita è interamente basata su questo elemento.

0:04:00.000,0:04:02.000
Il carbonio è alla base della biologia.

0:04:02.000,0:04:07.000
è così fondamentale che gli scienziati hanno parecchi problemi

0:04:07.000,0:04:10.000
persino a concepire una forma di vita che non sia basata sul carbonio.

0:04:10.000,0:04:15.000
La vita sulla Terra è possibile poiché il carbonio è sempre sospeso attorno a noi nell'atmosfera

0:04:15.000,0:04:16.000
nella forma di diossido di carbonio [CO2]

0:04:16.000,0:04:19.000
Perciò è importante notificare, quando parlo di carbonio che si lega con altri elementi

0:04:19.000,0:04:23.000
Che non sto effettivamente parlando di sesso, è solo un'utile analogia.

0:04:23.000,0:04:29.000
Il carbonio, di per sé, è un atomo con 6 protoni, 6 neutroni e 6 elettroni.

0:04:29.000,0:04:32.000
Gli atomi hanno gusci elettronici [=orbitali], e hanno bisogno di avere questi gusci riempiti

0:04:32.000,0:04:35.000
per essere degli atomi felici e appagati.

0:04:35.000,0:04:37.000
Perciò il carbonio ha 6 elettroni totali, 2 per il primo guscio [s1]

0:04:37.000,0:04:38.000
così è completamente felice

0:04:38.000,0:04:41.000
e 4 degli 8 che gli servono per riempire il secondo orbitale. [s2p2]

0:04:41.000,0:04:43.000
Il carbonio forma un tipo di legame che noi chiamiamo covalente.

0:04:43.000,0:04:46.000
Questo avviene quando gli atomi stanno condividendo elettroni l'uno con l'altro.

0:04:46.000,0:04:51.000
Perciò nel caso del metano, che è praticamente il più semplice composto del carbonio di sempre

0:04:51.000,0:04:55.000
Il carbonio sta condividendo i suoi 4 elettroni, nel suo orbitale esterno, con 4 atomi di idrogeno.

0:04:55.000,0:04:59.000
Gli atomi di idrogeno hanno solo 1 elettroni, perciò vogliono il loro primo orbitale s riempito.

0:04:59.000,0:05:01.000
Il carbonio condivide i suoi 4 elettroni con questi 4 idrogeni

0:05:01.000,0:05:04.000
e questi 4 idrogeni condividono ciascuno 1 elettrone con il carbonio.

0:05:04.000,0:05:05.000
Così tutti sono felici.

0:05:05.000,0:05:10.000
In chimica e biologia questo è spesso rappresentato da ciò che noi chiamiamo struttura di Lewis

0:05:10.000,0:05:16.000
Buon Dio, sono in una sedia!

0:05:16.000,0:05:19.000
Sono in una sedia, e c'è un libro.

0:05:19.000,0:05:21.000
Apparentemente ho qualcosa da dirti che è in questo libro.

0:05:21.000,0:05:25.000
Che è un libro chiamato Lewis: Acidi e Basi.

0:05:25.000,0:05:27.000
Di Hank Green

0:05:27.000,0:05:30.000
Gilbert Lewis, il tipo che ideò la struttura a pallini di Lewis

0:05:30.000,0:05:33.000
Era anche il tipo dietro agli Acidi e Basi secondo Lewis

0:05:33.000,0:05:35.000
E venne candidato al premio Nobel

0:05:35.000,0:05:37.000
35 volte.

0:05:37.000,0:05:40.000
è stato candidato più volte di chiunque altro nella storia.

0:05:40.000,0:05:43.000
E il numero di volte che ha vinto è circa lo stesso numero di volte

0:05:43.000,0:05:45.000
che chiunque altro nel mondo abbia mai vinto.

0:05:45.000,0:05:46.000
Che è zero.

0:05:46.000,0:05:48.000
Lewis ne soffriva molto.

0:05:48.000,0:05:52.000
è tipo come essere il giocatore di baseball con più palle colpite di chiunque altro nella storia

0:05:52.000,0:05:53.000
e nessuno strike.

0:05:53.000,0:05:56.000
Potrebbe essere stato il chimico più influente di tutti i tempi.

0:05:56.000,0:06:00.000
Ha coniato il termine fotone, ha rivoluzionato la maniera in cui pensiamo ad acidi e basi

0:06:00.000,0:06:02.000
e ha prodotto la prima molecola di acqua pesante.

0:06:02.000,0:06:06.000
è stato la prima persona a concettualizzare il legame covalente di cui stiamo parlando proprio

0:06:06.000,0:06:06.000
ora.

0:06:06.000,0:06:10.000
Gilbert Lewis è morto solo nel suo laboratorio mentre laborava su dei composti cianurici

0:06:10.000,0:06:14.000
dopo aver pranzato con un collega più giovane e carismatico

0:06:14.000,0:06:17.000
che aveva vinto il Premio Nobel e aveva lavorato al progetto Manhattan

0:06:17.000,0:06:21.000
Molti sospettano che si sia suicidato con il cianuro su cui stava lavorando

0:06:21.000,0:06:25.000
ma il medico legale disse che si trattava di un infarto, senza controllare più a fondo.

0:06:25.000,0:06:27.000
Ti ho detto tutto questo perché

0:06:27.000,0:06:34.000
la piccola struttura di Lewis che usiamo per rappresentare come gli atomi si legano l'uno all'altro

0:06:34.000,0:06:40.000
è qualcosa che è stato creato da un genio folle travagliato.

0:06:40.000,0:06:43.000
Non è una roba scientifica astratta che è sempre esistita.

0:06:43.000,0:06:45.000
è uno strumento che è stato ideato da qualcuno

0:06:45.000,0:06:48.000
è che è stato così utile da essere usato da allora in poi.

0:06:48.000,0:06:52.000
In biologia la maggior parte dei composti può essere mostrata in forma di struttura di Lewis

0:06:52.000,0:06:52.000
ed ecco come funziona:

0:06:52.000,0:06:56.000
Queste strutture di base mostrano come gli atomi si legano insieme per formare le molecole.

0:06:56.000,0:06:59.000
E una delle regole chiave quando stai replicando questi diagrammi

0:06:59.000,0:07:02.000
è che gli elementi con cui stai lavorando reagiscono l'uno con l'altro in maniera tale

0:07:02.000,0:07:05.000
che ogni atomo finisca con 8 elettroni nel suo livello energetico più esterno.

0:07:05.000,0:07:07.000
Questa è chiamata Regola dell'Ottetto.

0:07:07.000,0:07:11.000
Poiché gli atomi vogliono completare il loro ottetto di elettroni per essere felici e soddisfatti.

0:07:11.000,0:07:15.000
L'ossigeno ha 6 elettroni nel suo ottetto e ha bisogno di altri 2, è così che otteniamo H2O

0:07:15.000,0:07:16.000
Può anche legarsi col carbonio

0:07:16.000,0:07:17.000
che ha bisogno di 4 elettroni.

0:07:17.000,0:07:21.000
Così ottieni 2 doppi legami con 2 diversi atomi di ossigeno e finisci con CO2

0:07:21.000,0:07:26.000
Quel fastidioso gas del riscaldamento globale, e anche la roba che permette tutta la vita sulla Terra.

0:07:26.000,0:07:29.000
L'azoto ha 5 elettroni nel suo livello esterno. Ecco come li contiamo:

0:07:29.000,0:07:32.000
Ci sono 4 orbitali [uno s e tre p]. Ognuno di loro vuole 2 atomi.

0:07:32.000,0:07:37.000
E come le persone che salgono su un autobus, preferiscono non sedersi subito accanto a qualcun'altro.

0:07:37.000,0:07:41.000
Non sto scherzando, non si appaiano finché non sono costretti a farlo. [principio di Pauli]

0:07:41.000,0:07:44.000
Perciò per la massima felicità, l'azoto si unisce con 3 idrogeni, formando l'ammoniaca.

0:07:44.000,0:07:49.000
O con due idrogeni agganciandosi ad un altro gruppo di atomi, in questo caso lo chiamiamo gruppo amminico.

0:07:49.000,0:07:54.000
E se quel gruppo amminico è legato ad un carbonio che è legato con un acido carbossilico

0:07:54.000,0:07:56.000
allora ottieni

0:07:56.000,0:07:57.000
un ammino acido!

0:07:57.000,0:07:59.000
Ne hai sentito parlare, giusto?

0:07:59.000,0:08:03.000
A volte gli elettroni sono condivisi equamente con un legame covalente come O2.

0:08:03.000,0:08:09.000
Questo è chiamato legame covalente nonpolare. Ma spesso uno dei partecipanti è più avido.

0:08:09.000,0:08:12.000
Nell'acqua ad esempio, l'atomo di ossigeno attira gli elettroni verso di sé

0:08:12.000,0:08:15.000
e loro spendono più tempo con l'ossigeno che con gli idrogeni.

0:08:15.000,0:08:18.000
Questo crea una carica parzialmente positiva attorno agli idrogeni

0:08:18.000,0:08:20.000
e una parzialmente negativa attorno all'ossigeno.

0:08:20.000,0:08:25.000
Quando qualcosa ha una carica diciamo che è polare. Ha un polo positivo e uno negativo.

0:08:25.000,0:08:27.000
Quindi questo è un legame covalente polare.

0:08:27.000,0:08:31.000
Ora parliamo per un momento di un tipo di legame completamente differente, che è un legame

0:08:31.000,0:08:31.000
ionico.

0:08:31.000,0:08:34.000
E questo è quando, anziché condividere elettroni,

0:08:34.000,0:08:39.000
gli atomi donano completamente o accettano un elettrone da un altro atomo, con tutto il cuore

0:08:39.000,0:08:41.000
e poi vivono felici come atomi muniti di carica.

0:08:41.000,0:08:43.000
E non c'è assolutamente nulla come un atomo carico.

0:08:43.000,0:08:46.000
Se un atomo ha una carica, è uno ione.

0:08:46.000,0:08:50.000
In generale gli atomi preferiscono essere neutrali, ma paragonando questo ad avere un ottetto completo, non è poi

0:08:50.000,0:08:51.000
una gran cosa.

0:08:51.000,0:08:56.000
Proprio come quando spesso scegliamo tra essere emozionalmente bilanciati e sessualmente soddisfatti

0:08:56.000,0:08:59.000
a volte gli atomi faranno sacrifici per quell'ottetto.

0:08:59.000,0:09:04.000
Il composto ionico più comune nelle nostre vite quotidiane è il sale.

0:09:04.000,0:09:05.000
Cloruro di sodio, NaCl.

0:09:05.000,0:09:09.000
Questa roba, a dispetto della sua squisitezza, come detto prima,

0:09:09.000,0:09:13.000
è fatta di due composti chimici davvero pericolosi. Sodio e Cloro.

0:09:13.000,0:09:17.000
Il cloro è ciò che chiamiamo un alogeno, un elemento che ha bisogno di un solo elettrone

0:09:17.000,0:09:18.000
per riempire il suo ottetto.

0:09:18.000,0:09:23.000
E il sodio è un metallo alcalino, il che significa che ha un solo elettrone nel suo ottetto.

0:09:23.000,0:09:26.000
Perciò cloro e sodio sono così vicini ad essere soddisfatti

0:09:26.000,0:09:32.000
che distruggerebbero felicemente qualunque cosa sul loro cammino per riempire il loro ottetto.

0:09:32.000,0:09:36.000
E così, non c'è miglior sistema che mettere semplicemente

0:09:36.000,0:09:38.000
cloro e sodio insieme e lasciare che si amino l'un l'altro.

0:09:38.000,0:09:40.000
Trasferiscono immediatamente i loro elettroni

0:09:40.000,0:09:44.000
così che il sodio non abbia il suo elettrone esterno, e il cloro riempia il suo ottetto.

0:09:44.000,0:09:48.000
Diventano Na+ e Cl- e sono così carichi che possono attaccarsi insieme

0:09:48.000,0:09:50.000
e chiamiamo questo attaccamento legame ionico.

0:09:50.000,0:09:53.000
E proprio come quando hai due amici davvero matti

0:09:53.000,0:09:57.000
potrebbe essere una buona idea metterli insieme così che smettano di darti fastidio.

0:09:57.000,0:09:59.000
La stessa cosa funziona con sodio e cloro.

0:09:59.000,0:10:01.000
Mettili insieme, e non daranno fastidio a nessuno.

0:10:01.000,0:10:04.000
E all'improvviso, non vogliono più distruggere, vogliono solo essere deliziosi.

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Cambiamenti chimici come questo sono un fantastico affarone.

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Ricorda, solo un secondo fa cloro e sodio stavano decisamente per ucciderti, e ora

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sono gustosi.

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Ora arriviamo all'ultimo legame di cui parleremo

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nella nostra introduzione alla chimica qui e che è il legame a idrogeno.

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Immaginando che ricordi l'acqua; spero che non ti sia dimenticato l'acqua

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Poiché l'acqua è tenuta insieme da un legame covalente polare

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l'atomo di idrogeno è positivamente carico e l'atomo di ossigeno è negativamente carico.

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Perciò quando le molecole d'acqua si muovono in giro

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di solito le immaginiamo come un fluido ma in realtà si appiccicano un po'

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tra loro

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Lato idrogeno con lato ossigeno.

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Puoi effettivamente vederlo coi tuoi occhi se riempi troppo un bicchiere d'acqua

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formerà un rigonfiamento in cima. L'acqua si manterrà attaccata insieme.

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è il legame covalente polare che mantiene le molecole attaccate le une alle altre

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così che non cadano dall'orlo del bicchiere.

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Questi legami a idrogeno relativamente deboli avvengono in tutti i tipi di composti chimici

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non solo nell'acqua. E in effetti giocano un ruolo estemamente importante nelle proteine

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che sono i composti chimici che formano più o meno tutto il nostro corpo.

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Un'ultima cosa da notare è che i legami, covalenti, ionici

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anche all'interno della loro categoria

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hanno spesso forze molto differenti tra loro.

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e tendiamo a scriverli semplicemente con un trattino

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ma quel trattino può rappresentare un legame covalente molto molto forte o relativamente

0:11:20.000,0:11:20.000
debole

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A volte i legami ionici sono più forti dei covalenti

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Anche se non è il caso più generale e la forza dei legami covalenti varia selvaggiamente.

0:11:28.000,0:11:33.000
Come questi legami sono creati e distrutti è intensamente importante per la vita.

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E per le nostre vite. Creare e distruggere legami è in effetti la chiave alla vita stessa

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e anche la chiave per la morte. Per esempio, se tu dovessi ingerire del sodio metallico.

0:11:43.000,0:11:45.000
Tieni a mente questo mentre ci muoviamo avanti attraverso biologia:

0:11:45.000,0:11:48.000
Anche la persona più sexy che hai mai incontrato nella tua vita

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è solo una collezione di composti organici che vagano in un involucro d'acqua.

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Ripassiamo!

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Ora abbiamo la tavola dei contenuti

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che so che dovrebbe comparire all'inizio delle cose

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Ma qui siamo rivoluzionari, la vediamo differentemente

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quindi puoi cliccare su ognuna delle cose qui

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e tornare indietro e rivedere ciò che hai imparato.

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O non imparato.

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E se hai domande per favore per favore per favore per favore per favore per favore per favore

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scrivile nei commenti e saremo qui sotto a rispondere per te.

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Quindi... grazie per esserti unito a noi.

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è stato un piacere, è stato un piacere lavorare con te oggi.