{"id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad/17","paper_id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona","number":"17","points":3,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2025,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 17.\nReakcja addycji halogenowodorów do niesymetrycznych alkenów zwykle przebiega zgodnie\nz regułą Markownikowa. Również przyłączenie cząsteczki wody do podwójnego wiązania,\nktóre zachodzi w środowisku kwasowym, prowadzi do powstania alkoholu o możliwie\nnajwyższej rzędowości. Odstępstwa od tej reguły obserwuje się w reakcjach addycji wody\nprzebiegających z udziałem wodorku boru (BH3) i nadtlenku wodoru (H2O2) w obecności jonów\nwodorotlenkowych (OH-). Takie postępowanie pozwala uzyskać alkohol, który jest produktem\nreakcji przebiegającej niezgodnie z regułą Markownikowa.\nNa podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2018.","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **Reakcja 1**: produkt = 3-etylo-3-pentanol (alkohol III-rzędowy). Aby otrzymać OH na **bardziej rzędowym C** (C3 = III-rzędowy w pentanie) — **zgodnie z Markownikowem**: **Alken**: **CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃** (3-etylo-2-penten lub równoważnie 3-etylo-2-pentene). **Warunki**: **H₂O, kat. H⁺** (np. H₂SO₄ rozc. lub H₃PO₄). Mechanizm: - Alken: CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃. - +H⁺ → karbokation 3°-rzędowy (najstabilniejszy): CH₃-CH₂-C⁺(C₂H₅)-CH₂-CH₃. - +H₂O, -H⁺ → CH₃-CH₂-C(OH)(C₂H₅)-CH₂-CH₃ (Markownikow). **Reakcja 2**: produkt = 2-metylo-1-butanol (alkohol I-rzędowy). Aby otrzymać OH na **mniej rzędowym C** (C1 = I-rzędowy) — **niezgodnie z Markownikowem** (anti-Markownikow): **Alken**: **CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃** (2-metylo-1-buten). **Warunki**: **1) BH₃**, **2) H₂O₂ / OH⁻** (hydroboracja-oksydacja). Mechanizm: - Alken: CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃. - +BH₃: bór wchodzi na **mniej zatłoczony** C (= mniej rzędowy = CH₂), H na bardziej rzędowy C (= z metylem). - Pośredni: BH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃. - +H₂O₂/OH⁻: zamiana B-C na HO-C → HO-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ = **2-metylo-1-butanol** (anti-Markownikow).\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz pojęciowy — reguła Markownikowa\n\nReguła Markownikowa (1869): w addycji HX (lub H₂O w środowisku kwaśnym) do niesymetrycznego alkenu:\n- H przyłącza się do C z większą liczbą H (mniej rzędowy).\n- X (lub OH) przyłącza się do C z mniejszą liczbą H (bardziej rzędowy).\n\nMechanizm: powstaje najstabilniejszy karbokation (3°-rzędowy &gt; 2°-rzędowy &gt; 1°-rzędowy).\n\nPrzykład: propen + HCl:\n- CH₂=CH-CH₃ + HCl → CH₃-CHCl-CH₃ (2-chloropropan, NIE 1-chloropropan).\n\nW zadaniu (reakcja 1):\n- 3-etylo-2-penten (CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃).\n- C2 ma 1 H, C3 ma 0 H (więcej podstawników).\n- Markownikow: H na C2, OH na C3 → 3-etylo-3-pentanol (III-rzędowy).\n\nKlucz pojęciowy — hydroboracja-oksydacja\n\nHydroboracja (H.C. Brown, Nobel 1979):\n1. Etap 1: BH₃ + alken → alkilobor R-BH₂.\n- Bór wchodzi na mniej zatłoczony C (regioselektywność anti-Markownikow).\n2. Etap 2: R-BH₂ + H₂O₂ + OH⁻ → R-OH.\n- Zachowanie pozycji B (utrata grupy BH₂ → OH zostaje).\n\nSkutek: OH na mniej rzędowym C (przeciwnie do reguły Markownikowa).\n\nW zadaniu (reakcja 2):\n- 2-metylo-1-buten (CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃).\n- C1 (CH₂=) jest mniej zatłoczony niż C2 (z metylem + etylem).\n- Hydroboracja: B na C1, H na C2.\n- Po utlenieniu: OH na C1 → 2-metylo-1-butanol (I-rzędowy).\n\nMechanizm: dlaczego BH₃ wchodzi na mniej rzędowy C?\n\nPrzyczyna: zawada steryczna.\n- Atom B (mały) + 3 atomy H tworzą \"BH₂-\" grupę, która woli mniej zatłoczone otoczenie.\n- Bardziej rzędowy C jest \"zatłoczony\" przez podstawniki → trudniej tam wciągnąć B.\n\nEfekt elektroniczny: BH₃ nieco elektrofilowy (puste orbitale na B), ale dominuje zawada.\n\nKlucz pojęciowy — rzędowość alkoholu\n\nRzędowość | Liczba C połączonych z C-OH | Przykład\nI-rzędowy (1°) | 1 (lub 0) | CH₃-CH₂-CH₂-OH (1-propanol)\nII-rzędowy (2°) | 2 | CH₃-CH(OH)-CH₃ (2-propanol)\nIII-rzędowy (3°) | 3 | (CH₃)₃C-OH (tert-butanol)\n\nW zadaniu:\n- Reakcja 1: 3-etylo-3-pentanol = (C₂H₅)(CH₂CH₃)(CH₂CH₃)C-OH → 3 grupy etylowe na C-OH → III-rzędowy ✓.\n- Reakcja 2: 2-metylo-1-butanol = HO-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ → 1 grupa na C-OH (i 2 H) → I-rzędowy ✓.\n\nPunktacja CKE\n\n- 17.1. 2 pkt — oba alkeny + warunki. 1 pkt za 1/2 poprawnych.\n\nPo co to umieć\n\nReguła Markownikowa = fundament chemii organicznej:\n- Wszystkie reakcje elektrofilowej addycji do alkenów (HX, H₂O, X₂).\n- Wyjaśnia regioselektywność w syntezie.\n- Klucz dla syntezy farmaceutycznej (kontrola izomerii).\n\nHydroboracja-oksydacja = przełomowa metoda Browna (1956, Nobel 1979):\n- Pozwala odwrócić regioselektywność.\n- Łagodne warunki (T pokojowa).\n- Wysoka stereo- i regio-selektywność.\n- Stosowana w syntezie naturalnych produktów + leków.\n\nAlkohole w przemyśle:\n- III-rzędowe (np. tert-butanol) — rozpuszczalniki, dodatki paliw, syntety.\n- II-rzędowe (np. izopropanol) — antyseptyki, rozpuszczalniki, kosmetyki.\n- I-rzędowe (np. etanol, butanol) — paliwa, biopaliwa, rozpuszczalniki.\n\nSynteza biologiczna: w organizmach enzymy (hydratazy) ostro kontrolują regioselektywność. Na przykład cytochromy P450 utleniają konkretne C w substratach.\n\nReakcje addycji w przemyśle:\n- Polietylen (PE): n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)ₙ. Najbardziej produkowane tworzywo.\n- Polipropylen (PP): n CH₂=CH(CH₃) → polimer.\n- PVC (polichlorek winylu): addycja Cl₂ + dehydrohalogenacja, polimeryzacja.\n\nMarkownikow w pamięci — proste prawo: \"rich gets richer\" (bogaty staje się bogatszy). C z większą liczbą H dostaje jeszcze jeden H. C z mniejszą liczbą H dostaje OH/X.\n\nTypowy błąd: Pułapka 1 — pomylenie alkenu. Klucz: **odwrotny kierunek** addycji daje **inny alken**. - Markownikow: alken z C=C otaczany przez większą grupę → OH na bardziej rzędowym (alkohol III- lub II-rzędowy). - Anti-Markownikow: alken końcowy (CH₂=) → OH na końcowym CH₂ (alkohol I-rzędowy). Pułapka 2 — warunki. **H₂O + H⁺** = Markownikow. **BH₃ + H₂O₂/OH⁻** = anti-Markownikow (hydroboracja). Pułapka — pisanie nazwy zamiast wzoru. Zadanie pyta o **wzór półstrukturalny** (grupowy), np. CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃, nie nazwę systematyczną.","image":"img/chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad-17.webp","solution_image":null,"topics":"chemia organiczna, alkeny, reguła Markownikowa, hydroboracja, addycja wody, kamfen","page_from":22,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2025 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 17.<br>Reakcja addycji halogenowodorów do niesymetrycznych alkenów zwykle przebiega zgodnie<br>z regułą Markownikowa. Również przyłączenie cząsteczki wody do podwójnego wiązania,<br>które zachodzi w środowisku kwasowym, prowadzi do powstania alkoholu o możliwie<br>najwyższej rzędowości. Odstępstwa od tej reguły obserwuje się w reakcjach addycji wody<br>przebiegających z udziałem wodorku boru (BH3) i nadtlenku wodoru (H2O2) w obecności jonów<br>wodorotlenkowych (OH-). Takie postępowanie pozwala uzyskać alkohol, który jest produktem<br>reakcji przebiegającej niezgodnie z regułą Markownikowa.<br>Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2018.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Reakcja 1</strong>: produkt = 3-etylo-3-pentanol (alkohol III-rzędowy). Aby otrzymać OH na <strong>bardziej rzędowym C</strong> (C3 = III-rzędowy w pentanie) — <strong>zgodnie z Markownikowem</strong>: <strong>Alken</strong>: <strong>CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃</strong> (3-etylo-2-penten lub równoważnie 3-etylo-2-pentene). <strong>Warunki</strong>: <strong>H₂O, kat. H⁺</strong> (np. H₂SO₄ rozc. lub H₃PO₄). Mechanizm: - Alken: CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃. - +H⁺ → karbokation 3°-rzędowy (najstabilniejszy): CH₃-CH₂-C⁺(C₂H₅)-CH₂-CH₃. - +H₂O, -H⁺ → CH₃-CH₂-C(OH)(C₂H₅)-CH₂-CH₃ (Markownikow). <strong>Reakcja 2</strong>: produkt = 2-metylo-1-butanol (alkohol I-rzędowy). Aby otrzymać OH na <strong>mniej rzędowym C</strong> (C1 = I-rzędowy) — <strong>niezgodnie z Markownikowem</strong> (anti-Markownikow): <strong>Alken</strong>: <strong>CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃</strong> (2-metylo-1-buten). <strong>Warunki</strong>: <strong>1) BH₃</strong>, <strong>2) H₂O₂ / OH⁻</strong> (hydroboracja-oksydacja). Mechanizm: - Alken: CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃. - +BH₃: bór wchodzi na <strong>mniej zatłoczony</strong> C (= mniej rzędowy = CH₂), H na bardziej rzędowy C (= z metylem). - Pośredni: BH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃. - +H₂O₂/OH⁻: zamiana B-C na HO-C → HO-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ = <strong>2-metylo-1-butanol</strong> (anti-Markownikow).</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz pojęciowy — reguła Markownikowa</p>\n<p>Reguła Markownikowa (1869): w addycji HX (lub H₂O w środowisku kwaśnym) do niesymetrycznego alkenu:</p>\n<ul><li>H przyłącza się do C z większą liczbą H (mniej rzędowy).</li><li>X (lub OH) przyłącza się do C z mniejszą liczbą H (bardziej rzędowy).</li></ul>\n<p>Mechanizm: powstaje najstabilniejszy karbokation (3°-rzędowy &amp;gt; 2°-rzędowy &amp;gt; 1°-rzędowy).</p>\n<p>Przykład: propen + HCl:</p>\n<ul><li>CH₂=CH-CH₃ + HCl → CH₃-CHCl-CH₃ (2-chloropropan, NIE 1-chloropropan).</li></ul>\n<p>W zadaniu (reakcja 1):</p>\n<ul><li>3-etylo-2-penten (CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃).</li><li>C2 ma 1 H, C3 ma 0 H (więcej podstawników).</li><li>Markownikow: H na C2, OH na C3 → 3-etylo-3-pentanol (III-rzędowy).</li></ul>\n<p>Klucz pojęciowy — hydroboracja-oksydacja</p>\n<p>Hydroboracja (H.C. Brown, Nobel 1979):</p>\n<ol><li>Etap 1: BH₃ + alken → alkilobor R-BH₂.</li></ol>\n<ul><li>Bór wchodzi na mniej zatłoczony C (regioselektywność anti-Markownikow).</li></ul>\n<ol><li>Etap 2: R-BH₂ + H₂O₂ + OH⁻ → R-OH.</li></ol>\n<ul><li>Zachowanie pozycji B (utrata grupy BH₂ → OH zostaje).</li></ul>\n<p>Skutek: OH na mniej rzędowym C (przeciwnie do reguły Markownikowa).</p>\n<p>W zadaniu (reakcja 2):</p>\n<ul><li>2-metylo-1-buten (CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃).</li><li>C1 (CH₂=) jest mniej zatłoczony niż C2 (z metylem + etylem).</li><li>Hydroboracja: B na C1, H na C2.</li><li>Po utlenieniu: OH na C1 → 2-metylo-1-butanol (I-rzędowy).</li></ul>\n<p>Mechanizm: dlaczego BH₃ wchodzi na mniej rzędowy C?</p>\n<p>Przyczyna: zawada steryczna.</p>\n<ul><li>Atom B (mały) + 3 atomy H tworzą &quot;BH₂-&quot; grupę, która woli mniej zatłoczone otoczenie.</li><li>Bardziej rzędowy C jest &quot;zatłoczony&quot; przez podstawniki → trudniej tam wciągnąć B.</li></ul>\n<p>Efekt elektroniczny: BH₃ nieco elektrofilowy (puste orbitale na B), ale dominuje zawada.</p>\n<p>Klucz pojęciowy — rzędowość alkoholu</p>\n<p>Rzędowość | Liczba C połączonych z C-OH | Przykład<br>I-rzędowy (1°) | 1 (lub 0) | CH₃-CH₂-CH₂-OH (1-propanol)<br>II-rzędowy (2°) | 2 | CH₃-CH(OH)-CH₃ (2-propanol)<br>III-rzędowy (3°) | 3 | (CH₃)₃C-OH (tert-butanol)</p>\n<p>W zadaniu:</p>\n<ul><li>Reakcja 1: 3-etylo-3-pentanol = (C₂H₅)(CH₂CH₃)(CH₂CH₃)C-OH → 3 grupy etylowe na C-OH → III-rzędowy ✓.</li><li>Reakcja 2: 2-metylo-1-butanol = HO-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ → 1 grupa na C-OH (i 2 H) → I-rzędowy ✓.</li></ul>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>17.1. 2 pkt — oba alkeny + warunki. 1 pkt za 1/2 poprawnych.</li></ul>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Reguła Markownikowa = fundament chemii organicznej:</p>\n<ul><li>Wszystkie reakcje elektrofilowej addycji do alkenów (HX, H₂O, X₂).</li><li>Wyjaśnia regioselektywność w syntezie.</li><li>Klucz dla syntezy farmaceutycznej (kontrola izomerii).</li></ul>\n<p>Hydroboracja-oksydacja = przełomowa metoda Browna (1956, Nobel 1979):</p>\n<ul><li>Pozwala odwrócić regioselektywność.</li><li>Łagodne warunki (T pokojowa).</li><li>Wysoka stereo- i regio-selektywność.</li><li>Stosowana w syntezie naturalnych produktów + leków.</li></ul>\n<p>Alkohole w przemyśle:</p>\n<ul><li>III-rzędowe (np. tert-butanol) — rozpuszczalniki, dodatki paliw, syntety.</li><li>II-rzędowe (np. izopropanol) — antyseptyki, rozpuszczalniki, kosmetyki.</li><li>I-rzędowe (np. etanol, butanol) — paliwa, biopaliwa, rozpuszczalniki.</li></ul>\n<p>Synteza biologiczna: w organizmach enzymy (hydratazy) ostro kontrolują regioselektywność. Na przykład cytochromy P450 utleniają konkretne C w substratach.</p>\n<p>Reakcje addycji w przemyśle:</p>\n<ul><li>Polietylen (PE): n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)ₙ. Najbardziej produkowane tworzywo.</li><li>Polipropylen (PP): n CH₂=CH(CH₃) → polimer.</li><li>PVC (polichlorek winylu): addycja Cl₂ + dehydrohalogenacja, polimeryzacja.</li></ul>\n<p>Markownikow w pamięci — proste prawo: &quot;rich gets richer&quot; (bogaty staje się bogatszy). C z większą liczbą H dostaje jeszcze jeden H. C z mniejszą liczbą H dostaje OH/X.</p>\n<p>Typowy błąd: Pułapka 1 — pomylenie alkenu. Klucz: <strong>odwrotny kierunek</strong> addycji daje <strong>inny alken</strong>. - Markownikow: alken z C=C otaczany przez większą grupę → OH na bardziej rzędowym (alkohol III- lub II-rzędowy). - Anti-Markownikow: alken końcowy (CH₂=) → OH na końcowym CH₂ (alkohol I-rzędowy). Pułapka 2 — warunki. <strong>H₂O + H⁺</strong> = Markownikow. <strong>BH₃ + H₂O₂/OH⁻</strong> = anti-Markownikow (hydroboracja). Pułapka — pisanie nazwy zamiast wzoru. Zadanie pyta o <strong>wzór półstrukturalny</strong> (grupowy), np. CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃, nie nazwę systematyczną.</p>"},{"source":"odrabiamy","label":"odrabiamy.pl","kind":"text","html":"<p>Zadanie 17.1<br>{{att1}}<br>{{att2}}</p>\n<p>Zadanie 17.2<br>{{att3}}<br>{{att4}}</p>"}]}