{"id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad/24.2","paper_id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona","number":"24.2","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2020,"month":"czerwiec","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 24.2. (0-1)\nOceń poprawność poniższej informacji i uzasadnij swoją odpowiedź.\nPodczas reakcji terpinolenu (związek IV) z wodą powstaje znacznie więcej terpineolu\n(związek III) niż terpinen-4-olu (związek II), ponieważ zgodnie z regułą Markownikowa\nterpineol (związek III) jest produktem głównym tej reakcji.\nInformacja (jest / nie jest) poprawna.\nUzasadnienie:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 24.2. (0-1)\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawna ocena informacji i poprawne uzasadnienie odwołujące się do stosowalności\nreguły Markownikowa.\n0 pkt - odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nPoprawna odpowiedź\nInformacja (jest / nie jest) poprawna.\nUzasadnienie: Addycja wody do terpinolenu nie podlega regule Markownikowa.\nUwaga: Zdający powinien w dowolny sposób odnieść regułę Markownikowa do opisywanych\nzwiązków.\nW uzasadnieniu zdający może odwołać się do budowy alkenu (substratu) lub alkoholi\n(produktów) i:\n- porównać stopnie utlenienia atomów węgla;\n- porównać rzędowość, np. alkoholi;\n- stwierdzić brak atomów wodoru przy atomach węgla połączonych wiązaniem podwójnym;\nStwierdzenie\njedynie,\nże\noba\nprodukty\npowstają\nz\npodobną\nwydajnością,\njest\nniewystarczające.","solution":"## Poprawna odpowiedź: Informacja jest FAŁSZYWA (niepoprawna)\n\nUzasadnienie: Reguła Markownikowa nie umożliwia wskazania związku III jako produktu głównego, ponieważ oba węgle wiązania podwójnego w terpinolenie są jednakowo podstawione - żaden z możliwych karbokationów nie jest wyraźnie trwalszy od drugiego. Produkty II i III powinny powstawać w porównywalnych ilościach.\n\n## Sposób 1 - Analiza podstawienia węgli wiązania podwójnego\n\n**Krok 1: Ustalamy strukturę terpinolenu (IV)**\n\nTerpinolen to \\(\\ce{C10H16}\\) (wskaźnik nienasycenia = 3: 1 pierścień + 2 wiązania podwójne). Struktura: 1-metylo-4-(propan-2-ylideno)cykloheks-1-en. Posiada:\n- wiązanie podwójne endocykliczne \\(\\ce{C1=C2}\\) w pierścieniu\n- wiązanie podwójne egzocykliczne \\(\\ce{C4=C(CH3)2}\\) poza pierścieniem\n\nZa reakcję hydratacji dającą produkty II i III odpowiada wiązanie **egzocykliczne** \\(\\ce{C4=C(CH3)2}\\).\n\n**Krok 2: Stosujemy regułę Markownikowa do wiązania C4=C(CH₃)₂**\n\nLiczymy atomy H bezpośrednio na węglach sp² wiązania podwójnego:\n\n| Węgiel | Podstawniki (poza wiązaniem podwójnym) | Atomy H na węglu sp² |\n| C4 pierścienia | C3 (pierścień), C5 (pierścień) | **0 H** |\n| C(CH₃)₂ egzo | CH₃, CH₃ | **0 H** |\n\n**Żaden z węgli nie ma bezpośrednio przyłączonego wodoru!** Reguła Markownikowa (w wersji uproszczonej: „H przyłącza się do węgla z większą liczbą H\") nie daje jednoznacznej odpowiedzi - oba węgle są jednakowo podstawione względem liczby podstawników węglowych.\n\n**Krok 3: Sprawdzamy stabilność karbokationów (głębsza wersja reguły)**\n\nProtonowanie wiązania podwójnego może dać dwa karbokationie:\n\n**Ścieżka A** - H⁺ na C4, karbokation na C egzo:\n\\[\\ce{C(+)(CH3)2} \\text{ przy C4 pierścienia}\\]\n→ trzeciorzędowy karbokation (3 podstawniki węglowe: dwa \\(\\ce{CH3}\\) + C4)\n→ produkt: związek III (terpineol, -OH na węglu egzo)\n\n**Ścieżka B** - H⁺ na C egzo, karbokation na C4:\n\\[\\ce{C4(+)} \\text{ w pierścieniu: C3, C5, -CH(CH3)2}\\]\n→ trzeciorzędowy karbokation (3 podstawniki węglowe: C3, C5 pierścienia + -\\(\\ce{CH(CH3)2}\\))\n→ produkt: związek II (terpinen-4-ol, -OH na C4)\n\n**Oba karbokationie są trzeciorzędowe i mają porównywalną trwałość.** Reguła Markownikowa nie może wskazać produktu głównego.\n\n**Krok 4: Wniosek**\n\nSkoro oba karbokationie przejściowe są tak samo stabilne (trzeciorzędowe), produkty II i III powinny powstawać w **zbliżonych ilościach**. Twierdzenie, że związek III powstaje „znacznie więcej\" na podstawie reguły Markownikowa, jest **błędne w założeniu i w wniosku**.\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez porównanie produktów\n\nGdyby reguła Markownikowa miała faworyzować związek III, musiałaby zachodzić **asymetria** między węglami wiązania:\n\n- Wariant „Markownikow działa\": jeden węgiel sp² ma **więcej** H lub daje **trwalszy** karbokation\n- Rzeczywistość: C4 i C(CH₃)₂ mają po **dwa** podstawniki węglowe i **zero** H → wiązanie symetrycznie tetrasubstytucyjne → asymetrii brak\n\nSprawdzamy produkty:\n- Związek III: -OH przy węglu z dwoma grupami \\(\\ce{CH3}\\) i jednym C → **alkohol trzeciorzędowy**\n- Związek II: -OH przy C4 z C3, C5 (pierścień) i \\(\\ce{-CH(CH3)2}\\) → **alkohol trzeciorzędowy**\n\nOba produkty to alkohole trzeciorzędowe powstające przez trzeciorzędowe karbokationie o zbliżonej trwałości. **Brak podstaw do wskazania produktu głównego regułą Markownikowa.** ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu **nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów** - wystarczy znajomość mechanizmu elektrofilowego przyłączania wody do alkenów (reguła Markownikowa) i pojęcia trzeciorzędowego karbokationu.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Reguła Markownikowa (wersja uproszczona: „H do węgla z więcej H\") nie działa, gdy **oba węgle sp² mają zero wodorów** bezpośrednio przyłączonych - tak jak w symetrycznie podstawionym wiązaniu egzocyklicznym terpinolenu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Sama trzeciorzędowość karbokationu nie wystarczy do wskazania produktu głównego - trzeba porównać **stabilność obu możliwych karbokationów**. Gdy oba są trzeciorzędowe i równie stabilne, nie ma produktu głównego na podstawie samej reguły Markownikowa.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo pomylić związek III (terpineol, -OH na węglu egzocyklicznym, poza pierścieniem) ze związkiem II (terpinen-4-ol, -OH wewnątrz pierścienia przy C4). Oba są alkoholami trzeciorzędowymi, ale OH jest przy innym węglu - stąd oba mogą powstawać z tej samej reakcji.","image":"img/chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad-24.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":15,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · czerwiec 2020 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 24.2. (0-1)<br>Oceń poprawność poniższej informacji i uzasadnij swoją odpowiedź.<br>Podczas reakcji terpinolenu (związek IV) z wodą powstaje znacznie więcej terpineolu<br>(związek III) niż terpinen-4-olu (związek II), ponieważ zgodnie z regułą Markownikowa<br>terpineol (związek III) jest produktem głównym tej reakcji.<br>Informacja (jest / nie jest) poprawna.<br>Uzasadnienie:</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 24.2. (0-1)<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawna ocena informacji i poprawne uzasadnienie odwołujące się do stosowalności<br>reguły Markownikowa.<br>0 pkt - odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Poprawna odpowiedź<br>Informacja (jest / nie jest) poprawna.<br>Uzasadnienie: Addycja wody do terpinolenu nie podlega regule Markownikowa.<br>Uwaga: Zdający powinien w dowolny sposób odnieść regułę Markownikowa do opisywanych<br>związków.<br>W uzasadnieniu zdający może odwołać się do budowy alkenu (substratu) lub alkoholi<br>(produktów) i:</p>\n<ul><li>porównać stopnie utlenienia atomów węgla;</li><li>porównać rzędowość, np. alkoholi;</li><li>stwierdzić brak atomów wodoru przy atomach węgla połączonych wiązaniem podwójnym;</li></ul>\n<p>Stwierdzenie<br>jedynie,<br>że<br>oba<br>produkty<br>powstają<br>z<br>podobną<br>wydajnością,<br>jest<br>niewystarczające.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź: Informacja jest FAŁSZYWA (niepoprawna)</h4>\n<p>Uzasadnienie: Reguła Markownikowa nie umożliwia wskazania związku III jako produktu głównego, ponieważ oba węgle wiązania podwójnego w terpinolenie są jednakowo podstawione - żaden z możliwych karbokationów nie jest wyraźnie trwalszy od drugiego. Produkty II i III powinny powstawać w porównywalnych ilościach.</p>\n<h4>Sposób 1 - Analiza podstawienia węgli wiązania podwójnego</h4>\n<p><strong>Krok 1: Ustalamy strukturę terpinolenu (IV)</strong></p>\n<p>Terpinolen to \\(\\ce{C10H16}\\) (wskaźnik nienasycenia = 3: 1 pierścień + 2 wiązania podwójne). Struktura: 1-metylo-4-(propan-2-ylideno)cykloheks-1-en. Posiada:</p>\n<ul><li>wiązanie podwójne endocykliczne \\(\\ce{C1=C2}\\) w pierścieniu</li><li>wiązanie podwójne egzocykliczne \\(\\ce{C4=C(CH3)2}\\) poza pierścieniem</li></ul>\n<p>Za reakcję hydratacji dającą produkty II i III odpowiada wiązanie <strong>egzocykliczne</strong> \\(\\ce{C4=C(CH3)2}\\).</p>\n<p><strong>Krok 2: Stosujemy regułę Markownikowa do wiązania C4=C(CH₃)₂</strong></p>\n<p>Liczymy atomy H bezpośrednio na węglach sp² wiązania podwójnego:</p>\n<p>| Węgiel | Podstawniki (poza wiązaniem podwójnym) | Atomy H na węglu sp² |<br>| C4 pierścienia | C3 (pierścień), C5 (pierścień) | <strong>0 H</strong> |<br>| C(CH₃)₂ egzo | CH₃, CH₃ | <strong>0 H</strong> |</p>\n<p><strong>Żaden z węgli nie ma bezpośrednio przyłączonego wodoru!</strong> Reguła Markownikowa (w wersji uproszczonej: „H przyłącza się do węgla z większą liczbą H&quot;) nie daje jednoznacznej odpowiedzi - oba węgle są jednakowo podstawione względem liczby podstawników węglowych.</p>\n<p><strong>Krok 3: Sprawdzamy stabilność karbokationów (głębsza wersja reguły)</strong></p>\n<p>Protonowanie wiązania podwójnego może dać dwa karbokationie:</p>\n<p><strong>Ścieżka A</strong> - H⁺ na C4, karbokation na C egzo:<br>\\[\\ce{C(+)(CH3)2} \\text{ przy C4 pierścienia}\\]<br>→ trzeciorzędowy karbokation (3 podstawniki węglowe: dwa \\(\\ce{CH3}\\) + C4)<br>→ produkt: związek III (terpineol, -OH na węglu egzo)</p>\n<p><strong>Ścieżka B</strong> - H⁺ na C egzo, karbokation na C4:<br>\\[\\ce{C4(+)} \\text{ w pierścieniu: C3, C5, -CH(CH3)2}\\]<br>→ trzeciorzędowy karbokation (3 podstawniki węglowe: C3, C5 pierścienia + -\\(\\ce{CH(CH3)2}\\))<br>→ produkt: związek II (terpinen-4-ol, -OH na C4)</p>\n<p><strong>Oba karbokationie są trzeciorzędowe i mają porównywalną trwałość.</strong> Reguła Markownikowa nie może wskazać produktu głównego.</p>\n<p><strong>Krok 4: Wniosek</strong></p>\n<p>Skoro oba karbokationie przejściowe są tak samo stabilne (trzeciorzędowe), produkty II i III powinny powstawać w <strong>zbliżonych ilościach</strong>. Twierdzenie, że związek III powstaje „znacznie więcej&quot; na podstawie reguły Markownikowa, jest <strong>błędne w założeniu i w wniosku</strong>.</p>\n<h4>Sposób 2 - Weryfikacja przez porównanie produktów</h4>\n<p>Gdyby reguła Markownikowa miała faworyzować związek III, musiałaby zachodzić <strong>asymetria</strong> między węglami wiązania:</p>\n<ul><li>Wariant „Markownikow działa&quot;: jeden węgiel sp² ma <strong>więcej</strong> H lub daje <strong>trwalszy</strong> karbokation</li><li>Rzeczywistość: C4 i C(CH₃)₂ mają po <strong>dwa</strong> podstawniki węglowe i <strong>zero</strong> H → wiązanie symetrycznie tetrasubstytucyjne → asymetrii brak</li></ul>\n<p>Sprawdzamy produkty:</p>\n<ul><li>Związek III: -OH przy węglu z dwoma grupami \\(\\ce{CH3}\\) i jednym C → <strong>alkohol trzeciorzędowy</strong></li><li>Związek II: -OH przy C4 z C3, C5 (pierścień) i \\(\\ce{-CH(CH3)2}\\) → <strong>alkohol trzeciorzędowy</strong></li></ul>\n<p>Oba produkty to alkohole trzeciorzędowe powstające przez trzeciorzędowe karbokationie o zbliżonej trwałości. <strong>Brak podstaw do wskazania produktu głównego regułą Markownikowa.</strong> ✓</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>W tym zadaniu <strong>nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów</strong> - wystarczy znajomość mechanizmu elektrofilowego przyłączania wody do alkenów (reguła Markownikowa) i pojęcia trzeciorzędowego karbokationu.</p>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Reguła Markownikowa (wersja uproszczona: „H do węgla z więcej H&quot;) nie działa, gdy <strong>oba węgle sp² mają zero wodorów</strong> bezpośrednio przyłączonych - tak jak w symetrycznie podstawionym wiązaniu egzocyklicznym terpinolenu.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Sama trzeciorzędowość karbokationu nie wystarczy do wskazania produktu głównego - trzeba porównać <strong>stabilność obu możliwych karbokationów</strong>. Gdy oba są trzeciorzędowe i równie stabilne, nie ma produktu głównego na podstawie samej reguły Markownikowa.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Łatwo pomylić związek III (terpineol, -OH na węglu egzocyklicznym, poza pierścieniem) ze związkiem II (terpinen-4-ol, -OH wewnątrz pierścienia przy C4). Oba są alkoholami trzeciorzędowymi, ale OH jest przy innym węglu - stąd oba mogą powstawać z tej samej reakcji.</blockquote>"}]}