Alkohole i fenole: rzędowość, utlenianie i odróżnianie
Podstawa programowa wymaga, żebyś wskazywał alkohole pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe, opisywał ich utlenianie, odróżniał alkohol mono- od polihydroksylowego oraz alkohol od fenolu i pisał równania takich reakcji. Tak przygotujesz się do tej części matury z chemii na poziomie rozszerzonym.
Na maturze 2023–2026: w 3 z 4 sesji – 2023 (zadania 23, 24 i 30), 2025 (zadania 27.1 i 27.2), 2026 (zadanie 22).
W skrócie
najważniejsze w kilku zdaniach
Rzędowość alkoholu zależy od liczby atomów węgla połączonych z atomem węgla niosącym grupę –OH.
Alkohol pierwszorzędowy utlenia się do aldehydu, drugorzędowy do ketonu, a trzeciorzędowy w tych samych warunkach nie utlenia się.
Alkohol polihydroksylowy z sąsiednimi grupami –OH roztwarza świeżo strącony Cu(OH)X2 i daje szafirowy roztwór; alkohol monohydroksylowy tego nie robi.
Fenol ma grupę –OH przy pierścieniu aromatycznym, dlatego jest kwasem słabym, ale mocniejszym od wody i reaguje z NaOH, a alkohol – nie.
Fenol daje z FeClX3 barwny związek kompleksowy i z wodą bromową biały osad produktu podstawienia.
Egzamin maturalny z chemii na poziomie rozszerzonym trwa 180 minut; za cały arkusz można uzyskać 60 punktów. W arkuszu jest około 45 poleceń: zadania zamknięte (wielokrotnego wyboru, prawda–fałsz, na dobieranie) i otwarte (z luką, krótkiej i rozszerzonej odpowiedzi), w tym co najmniej jedno zadanie problemowe za 4–5 punktów. Podczas egzaminu możesz korzystać z „Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych”, linijki i kalkulatora naukowego.
Rzędowość alkoholu i jego utlenianie
Rzędowość określa atom węgla związany z grupą –OH: w alkoholu pierwszorzędowym jest on połączony z jednym atomem węgla, w drugorzędowym z dwoma, w trzeciorzędowym z trzema. Zwróć uwagę, że liczysz sąsiadów węglowych, a nie grupy –OH w cząsteczce.
Utleniaczem może być tlenek miedzi(II) albo mieszanina KX2CrX2OX7 z HX2SOX4. Alkohol pierwszorzędowy daje aldehyd: CHX3−CHX2−OH+CuOCHX3−CHO+Cu+HX2O. Aldehyd można utlenić dalej do kwasu, jeśli utleniacz jest mocny i w nadmiarze. Alkohol drugorzędowy daje keton: CHX3−CHX2−CH(OH)−CHX3+CuOCHX3−CHX2−CO−CHX3+Cu+HX2O.
Alkohol trzeciorzędowy nie ma atomu wodoru przy atomie węgla z grupą –OH, więc w takich warunkach się nie utlenia. Na tym polega doświadczenie, które odróżnia go od alkoholu pierwszo- i drugorzędowego: pomarańczowy roztwór dichromianu(VI) zielenieje tylko w obecności tych dwóch.
Rzędowość
Przykład
Utlenianie CuO
pierwszorzędowy
butan-1-ol
aldehyd
drugorzędowy
butan-2-ol
keton
trzeciorzędowy
2-metylopropan-2-ol
brak reakcji
Alkohol mono- i polihydroksylowy
Alkohol monohydroksylowy ma jedną grupę –OH, polihydroksylowy kilka: etanol jedną, glikol etylenowy (etano-1,2-diol) dwie, glicerol (propano-1,2,3-triol) trzy. Każda grupa –OH może tworzyć wiązania wodorowe, więc przy rosnącej liczbie grup rośnie lepkość i temperatura wrzenia, a wszystkie trzy substancje mieszają się z wodą.
Odróżnisz je za pomocą świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II). Gdy grupy –OH stoją przy sąsiednich atomach węgla, powstaje rozpuszczalny związek kompleksowy i niebieski osad znika, a roztwór zabarwia się szafirowo: Cu(OH)X2+2CX3HX5(OH)X3Cu(CX3HX7OX3)X2+2HX2O. Etanol osadu nie roztwarza. Pamiętaj, że to próba na sąsiednie grupy –OH, a nie na dowolną liczbę grup.
Alkohol
Liczba grup –OH
Z Cu(OH)X2
etanol
1
osad bez zmian
etano-1,2-diol
2
szafirowy roztwór
propano-1,2,3-triol
3
szafirowy roztwór
Fenol: kwasowość i reakcje pierścienia
W fenolu grupa –OH jest związana z pierścieniem aromatycznym, a w alkoholu benzylowym z łańcuchem bocznym. Ta różnica zmienia właściwości: fenol jest kwasem (pKa=9,99), więc reaguje z zasadą sodową: CX6HX5OH+OHX−CX6HX5OX−+HX2O, a alkohol benzylowy nie reaguje. Z sodem reagują zarówno fenol, jak i alkohole, więc ta reakcja ich nie odróżnia.
Fenol jest jednak kwasem słabszym od kwasu węglowego (pKa1=6,35). Dlatego tlenek węgla(IV) wypiera go z roztworu fenolanu, a roztwór mętnieje: CX6HX5OX−+COX2+HX2OCX6HX5OH+HCOX3X−. Stała tej przemiany, Ka1/Ka=4,38⋅103, wskazuje na przewagę produktów.
Grupa –OH uaktywnia pierścień. Fenol reaguje z wodą bromową bez katalizatora, a wytrącony biały osad to 2,4,6-tribromofenol: CX6HX5OH+3BrX2CX6HX2BrX3OH+3HBr. To substytucja elektrofilowa, w której atomy bromu zastępują atomy wodoru pierścienia.
Ciągi przemian i manganian(VII) potasu
Alkohol otrzymasz z alkenu przez addycję wody według reguły Markownikowa: CHX2=CH−CHX3+HX2OHX+CHX3−CH(OH)−CHX3, albo z halogenopochodnej przez substytucję nukleofilową: CHX3−CHX2−Br+OHX−CHX3−CHX2−OH+BrX−. Fenol otrzymasz z chlorobenzenu, ogrzewając go z nadmiarem zasady: tworzy się anion fenolanowy, który po zakwaszeniu daje fenol.
Manganian(VII) potasu w środowisku kwasowym utlenia etanol do kwasu octowego, a sam redukuje się do jonów MnX2+. Równanie w formie jonowej ma postać 5CHX3−CHX2−OH+4MnOX4X−+12HX+5CHX3−COOH+4MnX2++11HX2O. Sprawdź dwa bilanse: atomów oraz ładunku, który po obu stronach wynosi 8+.
Doświadczenie
obserwacje i wniosek
Doświadczenie z tego działu tak, jak opisuje je CKE: cel, odczynniki, obserwacje, równanie reakcji i wniosek.
Doświadczenie 1
Cel doświadczenia
Odróżnienie etanolu od propano-1,2,3-triolu (glicerolu) za pomocą wodorotlenku miedzi(II).
W obu probówkach po zmieszaniu roztworów CuSOX4 i NaOH strącił się niebieski osad. Po dodaniu etanolu osad nie zmienił się. Po dodaniu glicerolu i wstrząśnięciu osad roztworzył się i powstał klarowny roztwór o barwie szafirowej.
Fenol z wodą tworzy mętną mieszaninę, która po dodaniu NaOH staje się klarowna. Etanol z wodą daje roztwór klarowny przed dodaniem i po dodaniu NaOH. Do osobnych próbek wodnego roztworu fenolu i etanolu, bez zasady, dodano roztwór FeClX3: roztwór fenolu zabarwił się na fioletowo, a roztwór etanolu zachował żółtą barwę odczynnika.
Równanie reakcji
CX6HX5OH+OHX−CX6HX5OX−+HX2O
Wniosek
Substancja, która reaguje z zasadą sodową i barwi roztwór FeClX3, jest fenolem; etanol należy do alkoholi.
W minimalnym zestawie doświadczeń podstawy programowej:
26.badanie zachowania alkoholi pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowych wobec utleniaczy
27.badanie zachowania alkoholi wobec wodorotlenku miedzi(II)
28.odróżnianie fenoli od alkoholi (np. w reakcji z NaOH, zachowanie wobec wodnego roztworu FeCl₃)
Pojęcia
alkohol trzeciorzędowy
Alkohol, którego atom węgla niosący grupę –OH ma trzech sąsiadów węglowych; nie utlenia się ani CuO, ani dichromianem(VI).
alkohol monohydroksylowy
Alkohol z jedną grupą –OH w cząsteczce, np. etanol.
alkohol polihydroksylowy
Alkohol z co najmniej dwiema grupami –OH, np. glicerol; roztwarza świeży Cu(OH)X2.
fenol
Związek, w którym grupa –OH jest przyłączona bezpośrednio do pierścienia aromatycznego; ma charakter kwasowy.
związki karbonylowe
Aldehydy i ketony, czyli związki z grupą C=O; powstają przy utlenianiu alkoholi.
Zadanie z matury
źródło: CKE
Prawdziwe zadanie z arkusza CKE, słowo w słowo, z materiałem źródłowym. Rozwiąż je, zanim zajrzysz do wyjaśnienia.
Zadanie z arkusza CKEmatura
Matura 2025, chemia (poziom rozszerzony), zadanie 27.2
Zadanie 27.2. (0–1)
/1
Oktopamina jest hormonem występującym w organizmach bezkręgowców. Jej wzór przedstawiono poniżej.We wzorze cząsteczki oktopaminy literami A–C zaznaczono wybrane fragmenty jej struktury.W temperaturze 25∘C przeprowadzono doświadczenie. Do dwóch probówek zawierających oktopaminę wprowadzono: do jednej rozcieńczony kwas solny, a do drugiej wodny roztwór chlorku żelaza(III).
Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
CKECKE
Rozcieńczony kwas solny uległ reakcji z fragmentem struktury oktopaminy oznaczonym literą .
Fragment struktury oktopaminy oznaczony literą A reakcji z chlorkiem żelaza(III).
Źródło: CKE, egzamin maturalny 2025, chemia, poziom rozszerzony (arkusz MCHP-R0-100-2505), zadanie 27.2. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE
Odpowiedź według klucza CKE:BA
Wyjaśnienie od Kleksy
Cząsteczka oktopaminy ma trzy ważne fragmenty: A – grupę –OH przy pierścieniu (fenolową), B – grupę −NHX2 (aminową), C – grupę –OH przy łańcuchu bocznym (alkoholową). Rozcieńczony kwas solny jest kwasem, więc reaguje z fragmentem o charakterze zasadowym. Grupa aminowa przyjmuje proton; fenol i alkohol w rozcieńczonym kwasie solnym nie reagują. Dlatego odpowiedzi A i C w pierwszym zdaniu są błędne.
Chlorek żelaza(III) wykrywa fenole: fragment A, czyli grupa –OH przy pierścieniu, tworzy z nim barwny związek, więc ulega reakcji. Odpowiedź „nie uległ” jest błędna.
Według zasad oceniania CKE: 1 punkt za poprawny wybór w obu zdaniach.
Odpowiedź: B, A (fragment B; fragment A uległ reakcji)
Sprawdź się
sprawdzisz od razu
Zaznacz lub wpisz odpowiedź i sprawdź ją od razu: pod zadaniem zobaczysz wyjaśnienie. Jak ocenia CKE: w zadaniu obliczeniowym liczy się metoda, wynik z jednostką i poprawne zaokrąglenie — zwykle do trzech cyfr znaczących. Równanie reakcji musi być zapisane w formie, o którą prosi polecenie (cząsteczkowej, jonowej albo jonowej skróconej), z poprawnymi współczynnikami.
zadanie Kleksy
Zadanie 1. (0–1)
/1
Przyporządkuj każdemu alkoholowi organiczny produkt, który powstaje po ogrzaniu go z CuO. Wybierz odpowiedź spośród A–D.
Produkt
Aketon
Bkwas karboksylowy
Caldehyd
Dbrak reakcji
Alkohol
1. pentan-1-ol
2. pentan-3-ol
3. 2-metylobutan-2-ol
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 2. (0–1)
/1
W temperaturze pokojowej
Oceń prawdziwość zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
zasada sodowa w roztworze wodnym zobojętnia fenol, ale nie zobojętnia etanolu.
chlorek żelaza(III) barwi tylko roztwory alkoholi.
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 3. (0–1)
/1
Ile gramów 2,4,6-tribromofenolu powstaje w reakcji 0,941 g fenolu z nadmiarem wody bromowej, jeśli wydajność wynosi 100 %?
Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Liczenie rzędowości po liczbie grup –OH. Rzędowość zależy od liczby atomów węgla połączonych z atomem węgla niosącym grupę –OH.
Przekonanie, że alkohol trzeciorzędowy utlenia się do ketonu. Nie ma przy swoim atomie węgla wodoru, więc takie utleniacze go nie utleniają.
Wniosek, że każdy alkohol z kilkoma grupami –OH roztwarza Cu(OH)X2. Potrzebne są grupy przy sąsiednich atomach węgla.
Pisanie, że alkohol reaguje z NaOH tak jak fenol. Zasadę sodową wiąże tylko fenol, bo jego grupa –OH jest kwasowa.
Zapamiętaj
Alkohol pierwszorzędowy → aldehyd, drugorzędowy → keton, trzeciorzędowy → brak reakcji (z CuO i KX2CrX2OX7/HX2SOX4).
Szafirowy roztwór z Cu(OH)X2 daje alkohol z sąsiednimi grupami –OH.
Fenol: reaguje z NaOH, barwi FeClX3, z wodą bromową daje biały osad; alkohol – żadna z tych reakcji.
Fenol jest kwasem słabszym od kwasu węglowego, więc COX2 wypiera go z fenolanu.
Pytania i odpowiedzi
1.Dlaczego fenol ma silniejsze właściwości kwasowe niż alkohol?+
Odp.:W anionie fenolanowym ładunek ujemny z atomu tlenu rozprasza się po pierścieniu aromatycznym, co czyni anion trwalszym i ułatwia oddanie protonu. W anionie alkoholanowym nic go nie rozprasza. Dlatego fenol reaguje z NaOH, a etanol nie, choć oba mają grupę –OH.
2.Jak odróżnić alkohol trzeciorzędowy od drugorzędowego?+
Odp.:Użyj utleniacza, np. KX2CrX2OX7 w środowisku kwasowym. Alkohol drugorzędowy utlenia się do ketonu i pomarańczowy roztwór zielenieje, a w probówce z alkoholem trzeciorzędowym barwa się nie zmienia, bo przy atomie węgla z grupą –OH nie ma atomu wodoru.
3.Czym różni się reakcja fenolu z sodem od reakcji z wodorotlenkiem sodu?+
Odp.:Z sodem reagują zarówno alkohole, jak i fenol, więc ta reakcja ich nie odróżnia. Z wodnym roztworem NaOH reaguje tylko fenol, bo jest kwasem. Dlatego do odróżniania fenolu od alkoholu wybierasz zasadę, a nie sód.
4.Dlaczego woda bromowa reaguje z fenolem bez katalizatora?+
Odp.:Grupa –OH przekazuje pierścieniowi elektrony, więc jest on bogatszy w elektrony i łatwiej ulega atakowi elektrofilowemu bromu. Podstawieniu ulegają trzy atomy wodoru, przy atomach węgla 2, 4 i 6 pierścienia, a produkt jest w wodzie praktycznie nierozpuszczalny i wytrąca się.
Odp.:W środowisku kwasowym jon MnOX4X− przyjmuje pięć elektronów i przechodzi w MnX2+, a etanol oddaje cztery elektrony i staje się kwasem octowym. Po wyrównaniu liczby elektronów (20) otrzymujesz współczynniki 5 i 4, a woda i jony HX+ wyrównują bilans atomów i ładunku.
Serwis nie jest związany z Centralną Komisją Egzaminacyjną. Zadania oznaczone „CKE” pochodzą z arkuszy CKE; objaśnienia do nich i pozostałe zadania na stronie napisaliśmy sami.
Rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z matury z chemii (poziom rozszerzony) z maja 2026 roku – 180 minut, jak na egzaminie. Po oddaniu zobaczysz wynik i to, w którym dziale tracisz punkty.