{"id":"chemia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad/16","paper_id":"chemia-2026-maj-matura-rozszerzona","number":"16","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2026,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 16.\nNiektóre aldehydy w obecności mocnych zasad ulegają reakcji dysproporcjonowania,\nprowadzącej do powstania alkoholu i soli kwasu karboksylowego. Dotyczy to związków,\nktórych cząsteczki nie zawierają atomów wodoru związanych z atomem węgla połączonym\nz grupą aldehydową - np. 2,2-dimetylopropanalu. Opisana reakcja z udziałem tego aldehydu\nprzebiega zgodnie z równaniem:\n2CH3-C(CH3)2-CHO + KOH → CH3-C(CH3)2-CH2-OH + CH3-C(CH3)2-COOK\nJeżeli do reakcji użyje się mieszaniny dwóch aldehydów, na ogół powstaną cztery produkty:\ndwa alkohole i sole dwóch kwasów. Wyjątek stanowią reakcje, w których jednym\nz substratów jest metanal. Ma on na tyle silne właściwości redukujące, że w warunkach\nreakcji utlenia się do kwasu (powstaje HCOOK), a drugi aldehyd wchodzący w skład\nmieszaniny substratów redukuje się do alkoholu.\nNa podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2012.","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **16.1.** Aldehyd **nie ulega** reakcji Cannizzaro, gdy **nie ma atomów wodoru przy atomie węgla $\\alpha$** — czyli przy węglu sąsiadującym z grupą $-\\text{CHO}$. W dimetylobutanalu ($\\text{C}_6\\text{H}_{12}\\text{O}$) taki warunek spełnia izomer z **dwiema grupami metylowymi przy węglu $\\alpha$**: $$\\boxed{\\text{CH}_3\\!-\\!\\text{CH}_2\\!-\\!\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\!-\\!\\text{CHO}}$$ czyli **2,2-dimetylobutanal**. Węgiel $\\alpha$ (drugi w łańcuchu) jest połączony z: grupą $-\\text{CHO}$, dwiema grupami $-\\text{CH}_3$ i grupą $-\\text{CH}_2\\text{CH}_3$ — **nie ma przy nim żadnego atomu wodoru**. **Uwaga:** klucz CKE dopuszcza także zapisy typu $\\text{CH}_3\\!-\\!\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\!-\\!\\text{CH}_2\\!-\\!\\text{CHO}$ oraz $\\text{CH}_3\\!-\\!\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\!-\\!\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\!-\\!\\text{CHO}$ — te struktury również są izomerami dimetylobutanalu wskazanymi w rozwiązaniu wzorcowym. **16.2.** Metanal jest silniejszym reduktorem, więc **sam się utlenia** do jonu mrówczanowego, a **aldehyd benzoesowy redukuje się** do alkoholu benzylowego: $$\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CHO} + \\text{HCHO} + \\text{OH}^- \\rightarrow \\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CH}_2\\text{OH} + \\text{HCOO}^-$$ **Bilans stopni utlenienia węgla:** | Związek | C grupy funkcyjnej | Zmiana | |---|---|---| | $\\text{HCHO}$ → $\\text{HCOO}^-$ | 0 → **+II** | **utlenienie** (oddaje 2 e⁻) | | $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CHO}$ → $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CH}_2\\text{OH}$ | +I → **−I** | **redukcja** (pobiera 2 e⁻) | Aldehyd benzoesowy **nie ma $\\alpha$-wodorów** (węgiel sąsiadujący z $-\\text{CHO}$ należy do pierścienia aromatycznego), więc spełnia warunek reakcji Cannizzaro.\n\nTreść zadania (CKE)\n\nReakcja Cannizzaro — warunek i przebieg\n\n$$2\\,\\text{RCHO} + \\text{OH}^- \\rightarrow \\text{RCH}_2\\text{OH} + \\text{RCOO}^-$$\n\nElement | Opis\nwarunek | aldehyd bez atomów wodoru przy węglu $\\alpha$\ntyp reakcji | dysproporcjonowanie — ten sam pierwiastek jednocześnie się utlenia i redukuje\nprodukty | alkohol pierwszorzędowy + sól kwasu karboksylowego\nkatalizator/warunki | mocna zasada (KOH, NaOH)\n\nAldehydy, które ulegają reakcji Cannizzaro:\n\nAldehyd | Wzór | Dlaczego\nmetanal | HCHO | brak węgla $\\alpha$ w ogóle\nbenzenokarboaldehyd | $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CHO}$ | węgiel $\\alpha$ w pierścieniu — bez H\n2,2-dimetylopropanal | $(\\text{CH}_3)_3\\text{C}\\!-\\!\\text{CHO}$ | węgiel $\\alpha$ czwartorzędowy\n2,2-dimetylobutanal | $\\text{CH}_3\\text{CH}_2\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\text{CHO}$ | jak wyżej\n\nAtom węgla α — jak go znaleźć\n\n$$\\text{R}\\!-\\!\\underbrace{\\text{C}}_{\\alpha}\\text{H}_2\\!-\\!\\text{CHO}$$\n\nWęgiel $\\alpha$ to atom bezpośrednio sąsiadujący z grupą funkcyjną. W aldehydach decyduje o możliwości:\n\nReakcja | Wymaga $\\alpha$-wodorów?\nkondensacja aldolowa | tak\nreakcja Cannizzaro | nie — zachodzi tylko przy ich braku\ntautomeria keto-enolowa | tak\nhalogenowanie w pozycji α | tak\n\nTo wyjaśnia komplementarność obu reakcji: aldehyd z $\\alpha$-wodorami idzie w kondensację aldolową, bez nich — w dysproporcjonowanie.\n\nSkrzyżowana reakcja Cannizzaro z metanalem\n\n$$\\text{RCHO} + \\text{HCHO} + \\text{OH}^- \\rightarrow \\text{RCH}_2\\text{OH} + \\text{HCOO}^-$$\n\nRola | Związek | Los\nreduktor | metanal | utlenia się do $\\text{HCOO}^-$\nutleniacz | drugi aldehyd | redukuje się do alkoholu\n\nDzięki temu reakcja daje tylko dwa produkty, a nie cztery — co czyni ją użyteczną preparatywnie (tak otrzymuje się m.in. alkohol benzylowy i pentaerytrytol).\n\nIzomery dimetylobutanalu\n\nWzór sumaryczny: $\\text{C}6\\text{H}{12}\\text{O}$\n\nNazwa | Wzór | $\\alpha$-wodory? | Cannizzaro?\n2,2-dimetylobutanal | $\\text{CH}_3\\text{CH}_2\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\text{CHO}$ | brak | tak\n2,3-dimetylobutanal | $\\text{CH}_3\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\text{CHO}$ | 1 | zależnie od warunków\n3,3-dimetylobutanal | $(\\text{CH}_3)_3\\text{C}\\text{CH}_2\\text{CHO}$ | 2 | nie\n\nStopnie utlenienia węgla w grupach funkcyjnych\n\nGrupa | Przykład | Stopień utlenienia C\nalkan | $\\text{CH}_4$ | −IV\nalkohol I° | $\\text{CH}_3\\text{OH}$ | −II\naldehyd | $\\text{HCHO}$ | 0\nkwas karboksylowy | $\\text{HCOOH}$ | +II\n$\\text{CO}_2$ | — | +IV\n\nSzereg utleniania: alkohol I° → aldehyd → kwas karboksylowy; każdy krok to zmiana o dwa stopnie utlenienia.\n\nPunktacja CKE\n\n- 16.1. 1 pkt — poprawny wzór izomeru dimetylobutanalu bez atomów wodoru przy węglu $\\alpha$.\n- 16.2. 1 pkt — poprawne równanie w formie jonowej skróconej.\n- Razem: 2 pkt.\n\nTypowy błąd: **W 16.1 kluczowy jest atom węgla $\\alpha$, a nie cała cząsteczka.** Warunek dotyczy **wyłącznie** węgla bezpośrednio połączonego z grupą aldehydową. Inne atomy wodoru w cząsteczce nie mają znaczenia. **Nie pomyl 2,2-dimetylobutanalu z 3,3-dimetylobutanalem.** W tym drugim węgiel $\\alpha$ to grupa $-\\text{CH}_2-$ — ma dwa atomy wodoru, więc związek **ulegałby** innym reakcjom. (Klucz CKE dopuszcza jednak także tę strukturę wśród przykładowych rozwiązań.) **W 16.2 kusi napisanie reakcji dwóch cząsteczek aldehydu benzoesowego.** To byłaby klasyczna reakcja Cannizzaro, ale informacja wstępna wyraźnie opisuje **wariant skrzyżowany z metanalem** — i to on zachodzi, gdy metanal jest obecny. **Kierunek reakcji jest odwrotny do intuicji.** Można by sądzić, że utlenia się „większy\" aldehyd — a jest przeciwnie: **metanal utlenia się do mrówczanu**, a aldehyd benzoesowy zostaje **zredukowany** do alkoholu benzylowego. **Forma jonowa skrócona wymaga zapisania $\\text{OH}^-$, a nie KOH.** Wodorotlenek potasu jest mocnym elektrolitem — rozpisujemy go na jony, a jon $\\text{K}^+$ pomijamy jako widza. Produkt zapisujemy jako $\\text{HCOO}^-$, nie HCOOK. **Alkohol w opisie to tylko rozpuszczalnik.** Zadanie wprost to zaznacza — nie bierze udziału w reakcji i nie może pojawić się w równaniu.","image":"img/chemia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad-16.webp","solution_image":null,"topics":"reakcja Cannizzaro, dysproporcjonowanie aldehydow, izomeria, aldehyd benzoesowy, metanal","page_from":18,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2026 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 16.<br>Niektóre aldehydy w obecności mocnych zasad ulegają reakcji dysproporcjonowania,<br>prowadzącej do powstania alkoholu i soli kwasu karboksylowego. Dotyczy to związków,<br>których cząsteczki nie zawierają atomów wodoru związanych z atomem węgla połączonym<br>z grupą aldehydową - np. 2,2-dimetylopropanalu. Opisana reakcja z udziałem tego aldehydu<br>przebiega zgodnie z równaniem:<br>2CH3-C(CH3)2-CHO + KOH → CH3-C(CH3)2-CH2-OH + CH3-C(CH3)2-COOK<br>Jeżeli do reakcji użyje się mieszaniny dwóch aldehydów, na ogół powstaną cztery produkty:<br>dwa alkohole i sole dwóch kwasów. Wyjątek stanowią reakcje, w których jednym<br>z substratów jest metanal. Ma on na tyle silne właściwości redukujące, że w warunkach<br>reakcji utlenia się do kwasu (powstaje HCOOK), a drugi aldehyd wchodzący w skład<br>mieszaniny substratów redukuje się do alkoholu.<br>Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2012.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>16.1.</strong> Aldehyd <strong>nie ulega</strong> reakcji Cannizzaro, gdy <strong>nie ma atomów wodoru przy atomie węgla $\\alpha$</strong> — czyli przy węglu sąsiadującym z grupą $-\\text{CHO}$. W dimetylobutanalu ($\\text{C}<em>6\\text{H}</em>{12}\\text{O}$) taki warunek spełnia izomer z <strong>dwiema grupami metylowymi przy węglu $\\alpha$</strong>: $$\\boxed{\\text{CH}_3\\!-\\!\\text{CH}_2\\!-\\!\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\!-\\!\\text{CHO}}$$ czyli <strong>2,2-dimetylobutanal</strong>. Węgiel $\\alpha$ (drugi w łańcuchu) jest połączony z: grupą $-\\text{CHO}$, dwiema grupami $-\\text{CH}_3$ i grupą $-\\text{CH}_2\\text{CH}_3$ — <strong>nie ma przy nim żadnego atomu wodoru</strong>. <strong>Uwaga:</strong> klucz CKE dopuszcza także zapisy typu $\\text{CH}_3\\!-\\!\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\!-\\!\\text{CH}_2\\!-\\!\\text{CHO}$ oraz $\\text{CH}_3\\!-\\!\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\!-\\!\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\!-\\!\\text{CHO}$ — te struktury również są izomerami dimetylobutanalu wskazanymi w rozwiązaniu wzorcowym. <strong>16.2.</strong> Metanal jest silniejszym reduktorem, więc <strong>sam się utlenia</strong> do jonu mrówczanowego, a <strong>aldehyd benzoesowy redukuje się</strong> do alkoholu benzylowego: $$\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CHO} + \\text{HCHO} + \\text{OH}^- \\rightarrow \\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CH}_2\\text{OH} + \\text{HCOO}^-$$ <strong>Bilans stopni utlenienia węgla:</strong> | Związek | C grupy funkcyjnej | Zmiana | |---|---|---| | $\\text{HCHO}$ → $\\text{HCOO}^-$ | 0 → <strong>+II</strong> | <strong>utlenienie</strong> (oddaje 2 e⁻) | | $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CHO}$ → $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CH}_2\\text{OH}$ | +I → <strong>−I</strong> | <strong>redukcja</strong> (pobiera 2 e⁻) | Aldehyd benzoesowy <strong>nie ma $\\alpha$-wodorów</strong> (węgiel sąsiadujący z $-\\text{CHO}$ należy do pierścienia aromatycznego), więc spełnia warunek reakcji Cannizzaro.</p>\n<p>Treść zadania (CKE)</p>\n<p>Reakcja Cannizzaro — warunek i przebieg</p>\n<p>$$2\\,\\text{RCHO} + \\text{OH}^- \\rightarrow \\text{RCH}_2\\text{OH} + \\text{RCOO}^-$$</p>\n<p>Element | Opis<br>warunek | aldehyd bez atomów wodoru przy węglu $\\alpha$<br>typ reakcji | dysproporcjonowanie — ten sam pierwiastek jednocześnie się utlenia i redukuje<br>produkty | alkohol pierwszorzędowy + sól kwasu karboksylowego<br>katalizator/warunki | mocna zasada (KOH, NaOH)</p>\n<p>Aldehydy, które ulegają reakcji Cannizzaro:</p>\n<p>Aldehyd | Wzór | Dlaczego<br>metanal | HCHO | brak węgla $\\alpha$ w ogóle<br>benzenokarboaldehyd | $\\text{C}_6\\text{H}_5\\text{CHO}$ | węgiel $\\alpha$ w pierścieniu — bez H<br>2,2-dimetylopropanal | $(\\text{CH}_3)_3\\text{C}\\!-\\!\\text{CHO}$ | węgiel $\\alpha$ czwartorzędowy<br>2,2-dimetylobutanal | $\\text{CH}_3\\text{CH}_2\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\text{CHO}$ | jak wyżej</p>\n<p>Atom węgla α — jak go znaleźć</p>\n<p>$$\\text{R}\\!-\\!\\underbrace{\\text{C}}_{\\alpha}\\text{H}_2\\!-\\!\\text{CHO}$$</p>\n<p>Węgiel $\\alpha$ to atom bezpośrednio sąsiadujący z grupą funkcyjną. W aldehydach decyduje o możliwości:</p>\n<p>Reakcja | Wymaga $\\alpha$-wodorów?<br>kondensacja aldolowa | tak<br>reakcja Cannizzaro | nie — zachodzi tylko przy ich braku<br>tautomeria keto-enolowa | tak<br>halogenowanie w pozycji α | tak</p>\n<p>To wyjaśnia komplementarność obu reakcji: aldehyd z $\\alpha$-wodorami idzie w kondensację aldolową, bez nich — w dysproporcjonowanie.</p>\n<p>Skrzyżowana reakcja Cannizzaro z metanalem</p>\n<p>$$\\text{RCHO} + \\text{HCHO} + \\text{OH}^- \\rightarrow \\text{RCH}_2\\text{OH} + \\text{HCOO}^-$$</p>\n<p>Rola | Związek | Los<br>reduktor | metanal | utlenia się do $\\text{HCOO}^-$<br>utleniacz | drugi aldehyd | redukuje się do alkoholu</p>\n<p>Dzięki temu reakcja daje tylko dwa produkty, a nie cztery — co czyni ją użyteczną preparatywnie (tak otrzymuje się m.in. alkohol benzylowy i pentaerytrytol).</p>\n<p>Izomery dimetylobutanalu</p>\n<p>Wzór sumaryczny: $\\text{C}6\\text{H}{12}\\text{O}$</p>\n<p>Nazwa | Wzór | $\\alpha$-wodory? | Cannizzaro?<br>2,2-dimetylobutanal | $\\text{CH}_3\\text{CH}_2\\text{C}(\\text{CH}_3)_2\\text{CHO}$ | brak | tak<br>2,3-dimetylobutanal | $\\text{CH}_3\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\text{CH}(\\text{CH}_3)\\text{CHO}$ | 1 | zależnie od warunków<br>3,3-dimetylobutanal | $(\\text{CH}_3)_3\\text{C}\\text{CH}_2\\text{CHO}$ | 2 | nie</p>\n<p>Stopnie utlenienia węgla w grupach funkcyjnych</p>\n<p>Grupa | Przykład | Stopień utlenienia C<br>alkan | $\\text{CH}_4$ | −IV<br>alkohol I° | $\\text{CH}_3\\text{OH}$ | −II<br>aldehyd | $\\text{HCHO}$ | 0<br>kwas karboksylowy | $\\text{HCOOH}$ | +II<br>$\\text{CO}_2$ | — | +IV</p>\n<p>Szereg utleniania: alkohol I° → aldehyd → kwas karboksylowy; każdy krok to zmiana o dwa stopnie utlenienia.</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>16.1. 1 pkt — poprawny wzór izomeru dimetylobutanalu bez atomów wodoru przy węglu $\\alpha$.</li><li>16.2. 1 pkt — poprawne równanie w formie jonowej skróconej.</li><li>Razem: 2 pkt.</li></ul>\n<p>Typowy błąd: <strong>W 16.1 kluczowy jest atom węgla $\\alpha$, a nie cała cząsteczka.</strong> Warunek dotyczy <strong>wyłącznie</strong> węgla bezpośrednio połączonego z grupą aldehydową. Inne atomy wodoru w cząsteczce nie mają znaczenia. <strong>Nie pomyl 2,2-dimetylobutanalu z 3,3-dimetylobutanalem.</strong> W tym drugim węgiel $\\alpha$ to grupa $-\\text{CH}_2-$ — ma dwa atomy wodoru, więc związek <strong>ulegałby</strong> innym reakcjom. (Klucz CKE dopuszcza jednak także tę strukturę wśród przykładowych rozwiązań.) <strong>W 16.2 kusi napisanie reakcji dwóch cząsteczek aldehydu benzoesowego.</strong> To byłaby klasyczna reakcja Cannizzaro, ale informacja wstępna wyraźnie opisuje <strong>wariant skrzyżowany z metanalem</strong> — i to on zachodzi, gdy metanal jest obecny. <strong>Kierunek reakcji jest odwrotny do intuicji.</strong> Można by sądzić, że utlenia się „większy&quot; aldehyd — a jest przeciwnie: <strong>metanal utlenia się do mrówczanu</strong>, a aldehyd benzoesowy zostaje <strong>zredukowany</strong> do alkoholu benzylowego. <strong>Forma jonowa skrócona wymaga zapisania $\\text{OH}^-$, a nie KOH.</strong> Wodorotlenek potasu jest mocnym elektrolitem — rozpisujemy go na jony, a jon $\\text{K}^+$ pomijamy jako widza. Produkt zapisujemy jako $\\text{HCOO}^-$, nie HCOOK. <strong>Alkohol w opisie to tylko rozpuszczalnik.</strong> Zadanie wprost to zaznacza — nie bierze udziału w reakcji i nie może pojawić się w równaniu.</p>"}]}