Matura 2027 · chemia, poziom rozszerzony

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\ce{Cu(OH)2} 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\ce{NaOH}, a alkohol – nie.
  • Fenol daje z FeClX3\ce{FeCl3} 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\ce{K2Cr2O7} z HX2SOX4\ce{H2SO4}. Alkohol pierwszorzędowy daje aldehyd: CHX3−CHX2−OH+CuO→CHX3−CHO+Cu+HX2O\ce{CH3-CH2-OH + CuO -> CH3-CHO + Cu + H2O}. Aldehyd można utlenić dalej do kwasu, jeśli utleniacz jest mocny i w nadmiarze. Alkohol drugorzędowy daje keton: CHX3−CHX2−CH(OH)−CHX3+CuO→CHX3−CHX2−CO−CHX3+Cu+HX2O\ce{CH3-CH2-CH(OH)-CH3 + CuO -> CH3-CH2-CO-CH3 + Cu + H2O}.

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.

RzędowośćPrzykładUtlenianie CuO\ce{CuO}
pierwszorzędowybutan-1-olaldehyd
drugorzędowybutan-2-olketon
trzeciorzędowy2-metylopropan-2-olbrak 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+2 CX3HX5(OH)X3→Cu(CX3HX7OX3)X2+2 HX2O\ce{Cu(OH)2 + 2C3H5(OH)3 -> Cu(C3H7O3)2 + 2H2O}. Etanol osadu nie roztwarza. Pamiętaj, że to próba na sąsiednie grupy –OH, a nie na dowolną liczbę grup.

AlkoholLiczba grup –OHZ Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2}
etanol1osad bez zmian
etano-1,2-diol2szafirowy roztwór
propano-1,2,3-triol3szafirowy 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=\mathrm{p}K_{\mathrm{a}} ={}9,99 9{,}99), więc reaguje z zasadą sodową: CX6HX5OH+OHX−→CX6HX5OX−+HX2O\ce{C6H5OH + OH- -> C6H5O- + H2O}, 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=\mathrm{p}K_{\mathrm{a1}} ={}6,35 6{,}35). Dlatego tlenek węgla(IV) wypiera go z roztworu fenolanu, a roztwór mętnieje: CX6HX5OX−+COX2+HX2O→CX6HX5OH+HCOX3X−\ce{C6H5O- + CO2 + H2O -> C6H5OH + HCO3-}. Stała tej przemiany, Ka1/Ka=K_{\mathrm{a1}}/K_{\mathrm{a}} ={}4,38⋅103 4{,}38 \cdot 10^{3}, 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+3 BrX2→CX6HX2BrX3OH+3 HBr\ce{C6H5OH + 3Br2 -> C6H2Br3OH + 3HBr}. To substytucja elektrofilowa, w której atomy bromu zastępują atomy wodoru pierścienia.

OHCH₂OHfenolalkohol benzylowy

Ciągi przemian i manganian(VII) potasu

Alkohol otrzymasz z alkenu przez addycję wody według reguły Markownikowa: CHX2=CH−CHX3+HX2O→HX+CHX3−CH(OH)−CHX3\ce{CH2=CH-CH3 + H2O ->[H+] CH3-CH(OH)-CH3}, albo z halogenopochodnej przez substytucję nukleofilową: CHX3−CHX2−Br+OHX−→CHX3−CHX2−OH+BrX−\ce{CH3-CH2-Br + OH- -> CH3-CH2-OH + Br-}. 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+\ce{Mn^2+}. Równanie w formie jonowej ma postać 5 CHX3−CHX2−OH+4 MnOX4X−+12 HX+→5 CHX3−COOH+4 MnX2++11 HX2O\ce{5CH3-CH2-OH + 4MnO4- + 12H+ -> 5CH3-COOH + 4Mn^2+ + 11H2O}. 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

etanolglicerolIII
Cel doświadczenia
Odróżnienie etanolu od propano-1,2,3-triolu (glicerolu) za pomocą wodorotlenku miedzi(II).
Odczynniki
wodny roztwór CuSOX4\ce{CuSO4}, wodny roztwór NaOH\ce{NaOH}, etanol, propano-1,2,3-triol
Obserwacje
W obu probówkach po zmieszaniu roztworów CuSOX4\ce{CuSO4} i NaOH\ce{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.
Równanie reakcji
strącanie: CuX2++2 OHX−→Cu(OH)X2\ce{Cu^2+ + 2OH- -> Cu(OH)2}; probówka II: Cu(OH)X2+2 CX3HX5(OH)X3→Cu(CX3HX7OX3)X2+2 HX2O\ce{Cu(OH)2 + 2C3H5(OH)3 -> Cu(C3H7O3)2 + 2H2O}
Wniosek
Glicerol, w którego cząsteczce przy sąsiednich atomach węgla są grupy –OH, jest alkoholem polihydroksylowym; etanol takiej reakcji nie daje.

Doświadczenie 2

Cel doświadczenia
Odróżnienie fenolu od etanolu za pomocą wodorotlenku sodu i chlorku żelaza(III).
Odczynniki
fenol, etanol, woda, wodny roztwór NaOH\ce{NaOH}, wodny roztwór FeClX3\ce{FeCl3}
Obserwacje
Fenol z wodą tworzy mętną mieszaninę, która po dodaniu NaOH\ce{NaOH} staje się klarowna. Etanol z wodą daje roztwór klarowny przed dodaniem i po dodaniu NaOH\ce{NaOH}. Do osobnych próbek wodnego roztworu fenolu i etanolu, bez zasady, dodano roztwór FeClX3\ce{FeCl3}: roztwór fenolu zabarwił się na fioletowo, a roztwór etanolu zachował żółtą barwę odczynnika.
Równanie reakcji
CX6HX5OH+OHX−→CX6HX5OX−+HX2O\ce{C6H5OH + OH- -> C6H5O- + H2O}
Wniosek
Substancja, która reaguje z zasadą sodową i barwi roztwór FeClX3\ce{FeCl3}, 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\ce{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\ce{Cu(OH)2}.
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\ce{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)

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 ∘C25\ ^{\circ}\mathrm{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.
CKE
CKE
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

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)

Przyporządkuj każdemu alkoholowi organiczny produkt, który powstaje po ogrzaniu go z CuO\ce{CuO}. Wybierz odpowiedź spośród A–D.

Produkt

  1. Aketon
  2. Bkwas karboksylowy
  3. Caldehyd
  4. 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)

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)

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.

Więcej zadań: rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z maja 2026 roku

Częste pomyłki

tu najłatwiej stracić punkt
  • 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\ce{Cu(OH)2}. Potrzebne są grupy przy sąsiednich atomach węgla.
  • Pisanie, że alkohol reaguje z NaOH\ce{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\ce{CuO} i KX2CrX2OX7\ce{K2Cr2O7}/HX2SOX4\ce{H2SO4}).
  • Szafirowy roztwór z Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2} daje alkohol z sąsiednimi grupami –OH.
  • Fenol: reaguje z NaOH\ce{NaOH}, barwi FeClX3\ce{FeCl3}, z wodą bromową daje biały osad; alkohol – żadna z tych reakcji.
  • Fenol jest kwasem słabszym od kwasu węglowego, więc COX2\ce{CO2} wypiera go z fenolanu.

Pytania i odpowiedzi

  1. 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\ce{NaOH}, a etanol nie, choć oba mają grupę –OH.
  2. 2.Jak odróżnić alkohol trzeciorzędowy od drugorzędowego?+
    Odp.:Użyj utleniacza, np. KX2CrX2OX7\ce{K2Cr2O7} 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. 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\ce{NaOH} reaguje tylko fenol, bo jest kwasem. Dlatego do odróżniania fenolu od alkoholu wybierasz zasadę, a nie sód.
  4. 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.
  5. 5.Jak zapisać równanie utleniania etanolu manganianem(VII) potasu?+
    Odp.:W środowisku kwasowym jon MnOX4X−\ce{MnO4-} przyjmuje pięć elektronów i przechodzi w MnX2+\ce{Mn^2+}, 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+\ce{H+} wyrównują bilans atomów i ładunku.

Zadanie ostatnie.

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.