Reakcja addycji halogenowodorów do niesymetrycznych alkenów zwykle przebiega zgodnie
z regułą Markownikowa. Również przyłączenie cząsteczki wody do podwójnego wiązania,
które zachodzi w środowisku kwasowym, prowadzi do powstania alkoholu o możliwie
najwyższej rzędowości. Odstępstwa od tej reguły obserwuje się w reakcjach addycji wody
przebiegających z udziałem wodorku boru (BH3) i nadtlenku wodoru (H2O2) w obecności jonów
wodorotlenkowych (OH–). Takie postępowanie pozwala uzyskać alkohol, który jest produktem
reakcji przebiegającej niezgodnie z regułą Markownikowa.
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2018.
Uzupełnij poniższe schematy. Napisz w każdym z nich:
wzór półstrukturalny (grupowy) alkenu – organicznego substratu przemiany
Reakcja addycji halogenowodorów do niesymetrycznych alkenów zwykle przebiega zgodnie
z regułą Markownikowa. Również przyłączenie cząsteczki wody do podwójnego wiązania,
które zachodzi w środowisku kwasowym, prowadzi do powstania alkoholu o możliwie
najwyższej rzędowości. Odstępstwa od tej reguły obserwuje się w reakcjach addycji wody
przebiegających z udziałem wodorku boru (BH3) i nadtlenku wodoru (H2O2) w obecności jonów
wodorotlenkowych (OH–). Takie postępowanie pozwala uzyskać alkohol, który jest produktem
reakcji przebiegającej niezgodnie z regułą Markownikowa.
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2018.
17.1. (0–2)
Uzupełnij poniższe schematy. Napisz w każdym z nich:
wzór półstrukturalny (grupowy) alkenu – organicznego substratu przemiany
niezbędne warunki prowadzenia procesu.
17.2. (0–1)
Kamfen jest składnikiem wielu olejków eterycznych.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
Rozstrzygnij, czy główny produkt addycji wody do związku Y w obecności katalizatora
H3O+ jest taki sam jak główny produkt addycji wody do związku Q prowadzonej w tych
samych warunkach. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu odnieś się
do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
W reakcji związku X z bromowodorem powstaje mieszanina związków A i B. Ogrzewanie
związku A w alkoholowym roztworze wodorotlenku potasu prowadzi do otrzymania
związku X jako jedynego produktu organicznego reakcji eliminacji.
Napisz nazwę systematyczną związku A i narysuj wzór półstrukturalny (grupowy)
związku B.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
Rozstrzygnij, czy główny produkt addycji wody do związku Y w obecności katalizatora
H3O+ jest taki sam jak główny produkt addycji wody do związku Q prowadzonej w tych
samych warunkach. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu odnieś się
do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
W reakcji związku X z bromowodorem powstaje mieszanina związków A i B. Ogrzewanie
związku A w alkoholowym roztworze wodorotlenku potasu prowadzi do otrzymania
związku X jako jedynego produktu organicznego reakcji eliminacji.
Napisz nazwę systematyczną związku A i narysuj wzór półstrukturalny (grupowy)
związku B.
W poniższej tabeli przedstawiono wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1013 hPa)
sześciu alkanów i ich halogenków alkilowych. W cząsteczkach halogenków halogen
połączony jest ze skrajnym atomem węgla.
Na podstawie: D.R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, Edition 1999-2000.
Spośród wymienionych w tabeli nazw i wzorów substancji wybierz i podaj nazwy
alkanów, które w temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1013 hPa są cieczami, oraz
wzory halogenków alkilowych, które w tych warunkach są gazami.
W poniższej tabeli przedstawiono wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1013 hPa)
sześciu alkanów i ich halogenków alkilowych. W cząsteczkach halogenków halogen
połączony jest ze skrajnym atomem węgla.
Na podstawie: D.R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, Edition 1999-2000.
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie. Przeanalizuj dane zawarte w tabeli i uzasadnij swoją odpowiedź.
Pod ciśnieniem 1013 hPa 1-bromopropan ma temperaturę wrzenia (wyższą / niższą) niż
1-chloropropan, a (wyższą / niższą) – niż 1-jodopropan.
Związek o wzorze ogólnym CnH2n może być alkenem lub cykloalkanem – węglowodorem
o budowie pierścieniowej.
Dwa węglowodory o wzorze C6H12 są względem siebie izomerami. Węglowodór A ulega
reakcji substytucji przebiegającej według mechanizmu rodnikowego, a w jego cząsteczce
znajdują się cztery drugorzędowe atomy węgla, jeden pierwszorzędowy oraz jeden
trzeciorzędowy. Produktem reakcji węglowodoru B z bromowodorem, przebiegającej zgodnie
z regułą Markownikowa, jest 2-bromo-3-metylopentan.
21.1. (2 pkt)
Narysuj wzory półstrukturalne (grupowe) węglowodorów A i B oraz podaj ich nazwy
systematyczne.
Wzór węglowodoru A
Wzór węglowodoru B
nazwa systematyczna węglowodoru A
nazwa systematyczna węglowodoru B
21.2. (1 pkt)
W procesie eliminacji HBr z monobromopochodnej atom wodoru odrywa się od jednego
z dwóch atomów węgla sąsiadujących z tym atomem węgla, który połączony jest z atomem
bromu. Głównym produktem eliminacji HBr z monobromopochodnej jest związek, który
powstaje w wyniku oderwania atomu wodoru od atomu węgla połączonego z mniejszą liczbą
atomów wodoru.
Stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, napisz równanie
reakcji 2-bromo-3-metylopentanu z alkoholowym roztworem wodorotlenku sodu
zachodzącej w podwyższonej temperaturze. Przyjmij, że organicznym produktem tej
reakcji jest związek, który powstaje z największą wydajnością.
Przeciwutleniacze i konserwanty to ważne dodatki do żywności. Przeciwutleniacze zawierają
w swoich cząsteczkach takie elementy budowy, które mogą ulegać utlenianiu, dzięki czemu
zapobiegają utlenianiu innych substancji. Z kolei działanie konserwantów polega na
dezaktywacji enzymów oraz na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów. Jako konserwantów
można używać kwasu sorbowego oraz jego soli, sorbinianów: sodu, potasu, wapnia. Wzór
kwasu sorbowego podano poniżej:
W poniższej tabeli zebrano kilka ważniejszych właściwości fizykochemicznych dla kwasu
sorbowego i sorbinaniu potasu.
Właściwość
Kwas sorbowy
Sorbinian potasu
barwa i stan skupienia
białe ciało stałe
białe ciało stałe
temperatura topnienia, °C
134,5
270 (rozkład)
temperatura wrzenia, °C
228 (rozkład)
⸺
rozpuszczalność w wodzie, g/100 g; 25°C
ok. 0,17
ok. 58,5
Wartość 𝐾a dla kwasu sorbowego wynosi 1,7 ∙ 10–5.
Na podstawie: Z.E. Sikorski (red.), Chemia żywności, Warszawa 2007
oraz W. Grajek (red.), Przeciwutleniacze w żywności, Warszawa 2007.
Rozstrzygnij, czy kwas sorbowy może pełnić funkcję przeciwutleniacza.
W uzasadnieniu odwołaj się do elementów budowy cząsteczki kwasu.
Na schemacie przedstawiono dwie reakcje, oznaczone numerami 1. i 2. Organicznym
produktem obu przemian jest związek A, a organicznymi substratami – związki D i E
o wzorach sumarycznych podanych na schemacie. O związku D dodatkowo wiadomo,
że występuje w postaci izomerów cis-trans.
27.1. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania reakcji 1. i 2. Zastosuj wzory półstrukturalne
(grupowe) związków organicznych.
Równanie reakcji 1.:
Równanie reakcji 2.:
27.2. (0–2)
Uzupełnij zdania, tak aby poprawnie opisywały przebieg reakcji 1. i 2. Wybierz
i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Reakcja 1. jest reakcją (substytucji / addycji / eliminacji), która zachodzi zgodnie
z mechanizmem (elektrofilowym / rodnikowym / nukleofilowym). Katalizują ją jony
(H+ / OH−).
Reakcja 2. jest reakcją (substytucji / addycji / eliminacji), która zachodzi zgodnie
z mechanizmem (elektrofilowym / rodnikowym / nukleofilowym).
W reakcjach substytucji na świetle względna reaktywność atomów wodoru połączonych
z atomami węgla o różnej rzędowości wskazuje, że najłatwiej ulega podstawieniu atom
wodoru związany z atomem węgla o najwyższej rzędowości. Ilości poszczególnych
produktów zależą od liczby atomów wodoru o określonej rzędowości oraz od ich
reaktywności i są zwykle podawane w przeliczeniu na jeden atom wodoru jako
tzw. współczynnik reaktywności. Względna ilość produktu reakcji substytucji jest iloczynem
liczby atomów wodoru o określonej rzędowości i ich współczynnika reaktywności.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Podobny szereg reaktywności 3° > 2° > 1° dla monobromowania alkanów wyraża się
stosunkiem znacznie większych liczb. Dla reakcji monobromowania w temperaturze 127 °C
współczynniki reaktywności atomów wodoru wynoszą odpowiednio:
Atom wodoru związany z atomem węgla
trzeciorzędowym
drugorzędowym
pierwszorzędowym
współczynnik reaktywności
1600
82
1,0
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
25.1. (0–1)
Napisz:
liczbę różnych monobromopochodnych będących izomerami konstytucyjnymi, które można otrzymać w reakcji monobromowania 2-metylopentanu na świetle
nazwę systematyczną tej monobromopochodnej, która powstaje z największą wydajnością.
Liczba monobromopochodnych:
Nazwa systematyczna:
25.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego główny produkt reakcji monobromowania 2,3-dimetylobutanu
w temperaturze 127 °C jest praktycznie jedynym produktem tej reakcji.
W reakcjach substytucji na świetle względna reaktywność atomów wodoru połączonych
z atomami węgla o różnej rzędowości wskazuje, że najłatwiej ulega podstawieniu atom
wodoru związany z atomem węgla o najwyższej rzędowości. Ilości poszczególnych
produktów zależą od liczby atomów wodoru o określonej rzędowości oraz od ich
reaktywności i są zwykle podawane w przeliczeniu na jeden atom wodoru jako
tzw. współczynnik reaktywności. Względna ilość produktu reakcji substytucji jest iloczynem
liczby atomów wodoru o określonej rzędowości i ich współczynnika reaktywności.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Dla reakcji monochlorowania w temperaturze pokojowej współczynniki reaktywności atomów
wodoru wynoszą odpowiednio:
Atom wodoru związany z atomem węgla
trzeciorzędowym
drugorzędowym
pierwszorzędowym
współczynnik reaktywności
5,0
3,8
1,0
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
W wyniku reakcji monochlorowania na świetle jednego z alkanów o wzorze sumarycznym
C4H10 otrzymano dwie izomeryczne monochloropochodne: 64% izomeru A i 36%
izomeru B.
Na podstawie obliczeń ustal, który alkan poddano reakcji monochlorowania
na świetle, a następnie napisz jego nazwę systematyczną.
Pewien związek o wzorze sumarycznym C5H11Cl jest drugorzędową chloropochodną
węglowodoru łańcuchowego. Cząsteczki tego związku są chiralne i w każdej z nich
występuje trzeciorzędowy atom węgla.
23.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał budowę obu enancjomerów
opisanej chloropochodnej.
23.2. (0–1)
Związek opisany w informacji poddano w odpowiednich warunkach reakcji eliminacji
chlorowodoru. W reakcji eliminacji halogenowodorów (HX) z halogenków alkilowych jako
organiczny produkt główny powstaje alken, którego cząsteczka zawiera maksymalną liczbę
grup alkilowych przy atomach węgla połączonych podwójnym wiązaniem.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) organicznego produktu głównego opisanej
reakcji eliminacji.
Przeciwutleniacze i konserwanty to ważne dodatki do żywności. Przeciwutleniacze zawierają
w swoich cząsteczkach takie elementy budowy, które mogą ulegać utlenianiu, dzięki czemu
zapobiegają utlenianiu innych substancji. Z kolei działanie konserwantów polega na
dezaktywacji enzymów oraz na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów. Jako konserwantów
można używać kwasu sorbowego oraz jego soli, sorbinianów: sodu, potasu, wapnia. Wzór
kwasu sorbowego podano poniżej:
W tabeli zebrano wybrane właściwości fizykochemiczne kwasu sorbowego i sorbinianiu
potasu.
Właściwość
Kwas sorbowy
Sorbinian potasu
barwa i stan skupienia
białe ciało stałe
białe ciało stałe
temperatura topnienia, °C
134,5
270 (rozkład)
temperatura wrzenia, °C
228 (rozkład)
⸺
rozpuszczalność w wodzie, g/100 g; 25°C
ok. 0,17
ok. 58,5
Wartość 𝐾a dla kwasu sorbowego wynosi 1,7 ∙ 10–5.
Na podstawie: Z.E. Sikorski (red.), Chemia żywności, Warszawa 2007
oraz W. Grajek (red.), Przeciwutleniacze w żywności, Warszawa 2007.
Rozstrzygnij, czy kwas sorbowy może pełnić funkcję przeciwutleniacza.
W uzasadnieniu odwołaj się do elementów budowy cząsteczki kwasu.
W reakcjach substytucji na świetle względna reaktywność atomów wodoru połączonych
z atomami węgla o różnej rzędowości wskazuje, że najłatwiej ulega podstawieniu atom
wodoru związany z atomem węgla o najwyższej rzędowości. Ilości poszczególnych
produktów zależą od liczby atomów wodoru o określonej rzędowości oraz od ich
reaktywności i są zwykle podawane w przeliczeniu na jeden atom wodoru jako
tzw. współczynnik reaktywności. Względna ilość produktu reakcji substytucji jest iloczynem
liczby atomów wodoru o określonej rzędowości i ich współczynnika reaktywności.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Podobny szereg reaktywności 3° > 2° > 1° dla monobromowania alkanów wyraża się
stosunkiem znacznie większych liczb. Dla reakcji monobromowania w temperaturze 127 °C
współczynniki reaktywności atomów wodoru wynoszą odpowiednio:
Atom wodoru związany z atomem węgla
trzeciorzędowym
drugorzędowym
pierwszorzędowym
współczynnik reaktywności
1600
82
1,0
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
25.1. (0–1)
Napisz:
liczbę różnych monobromopochodnych będących izomerami konstytucyjnymi, które można otrzymać w reakcji monobromowania 2-metylopentanu na świetle
nazwę systematyczną tej monobromopochodnej, która powstaje z największą wydajnością.
Liczba monobromopochodnych:
Nazwa systematyczna:
25.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego główny produkt reakcji monobromowania 2,3-dimetylobutanu
w temperaturze 127 °C jest praktycznie jedynym produktem tej reakcji.
W reakcjach substytucji na świetle względna reaktywność atomów wodoru połączonych
z atomami węgla o różnej rzędowości wskazuje, że najłatwiej ulega podstawieniu atom
wodoru związany z atomem węgla o najwyższej rzędowości. Ilości poszczególnych
produktów zależą od liczby atomów wodoru o określonej rzędowości oraz od ich
reaktywności i są zwykle podawane w przeliczeniu na jeden atom wodoru jako
tzw. współczynnik reaktywności. Względna ilość produktu reakcji substytucji jest iloczynem
liczby atomów wodoru o określonej rzędowości i ich współczynnika reaktywności.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Dla reakcji monochlorowania w temperaturze pokojowej współczynniki reaktywności atomów
wodoru wynoszą odpowiednio:
Atom wodoru związany z atomem węgla
trzeciorzędowym
drugorzędowym
pierwszorzędowym
współczynnik reaktywności
5,0
3,8
1,0
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
W wyniku reakcji monochlorowania na świetle jednego z alkanów o wzorze sumarycznym
C4H10 otrzymano dwie izomeryczne monochloropochodne: 64% izomeru A i 36%
izomeru B.
Na podstawie obliczeń ustal, który alkan poddano reakcji monochlorowania
na świetle, a następnie napisz jego nazwę systematyczną.
