### Budowa a właściwości
Obecność grupy hydroksylowej (–OH) determinuje najważniejsze właściwości fizyczne i chemiczne alkoholi oraz fenoli. Grupa ta pozwala na tworzenie **wiązań wodorowych** pomiędzy cząsteczkami, co sprawia, że mają one znacznie wyższe temperatury wrzenia niż odpowiednie węglowodory o zbliżonej masie molowej. W alkoholach polihydroksylowych, z uwagi na większą liczbę grup –OH, gęstość, lepkość oraz temperatury wrzenia dodatkowo rosną.
### Właściwości kwasowe alkoholi i fenoli
Choć zarówno alkohole alifatyczne, jak i fenole zawierają grupę hydroksylową, jej charakter chemiczny drastycznie zmienia się w zależności od reszty węglowodorowej. W fenolach grupa –OH jest związana z atomem węgla o hybrydyzacji sp² w pierścieniu aromatycznym. Pierścień wyciąga elektrony (silny efekt mezomeryczny –M dla ujemnego ładunku na atomie tlenu), przez co wiązanie O–H polaryzuje się silniej, a powstający po oddysocjowaniu protonu anion fenolanowy (C₆H₅O⁻) ulega stabilizacji rezonansowej.
Z tego względu **fenol ma charakter lekko kwasowy** (jest słabym kwasem, mocniejszym od wody, ale słabszym od kwasu węglowego). Alkohole alifatyczne (np. etanol) wykazują odczyn obojętny i kwasowość wręcz niższą niż woda.
**Konsekwencje w reakcjach chemicznych:**
1. Obydwie grupy związków reagują z metalami aktywnymi:
2 C₂H₅OH + 2 Na → 2 C₂H₅ONa + H₂↑
2 C₆H₅OH + 2 Na → 2 C₆H₅ONa + H₂↑
2. Tylko fenol reaguje z zasadami alkalicznymi:
C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
Etanol z NaOH **nie reaguje**.
### Alkohole polihydroksylowe a wodorotlenek miedzi(II)
Ważną różnicą między alkoholami monohydroksylowymi a polihydroksylowymi (posiadającymi grupy –OH przy sąsiadujących atomach węgla, tzw. wicynalnymi diolami, jak etano-1,2-diol czy propano-1,2,3-triol) jest reakcja z Cu(OH)₂. Alkohole polihydroksylowe roztwarzają osad w temperaturze pokojowej, dając **szafirowe roztwory** (tworzenie jonów kompleksowych). W alkoholach monohydroksylowych nie obserwuje się żadnych zmian.
### Przykład obliczeniowy
**Zadanie:** Przez 100 cm³ roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 1 mol/dm³ przepuszczono nadmiar fenolu (stanowiącego kwas w tej reakcji). Oblicz masę powstałego fenolanu sodu.
**Rozwiązanie:**
1. Zapis równania: C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
2. Liczba moli zasady: n = C· V = 1 mol/dm³ · 0,1 dm³ = 0,1 mola.
3. Stechiometria wskazuje stosunek 1:1, więc powstaje 0,1 mola soli.
4. Masa molowa C₆H₅ONa: M = 6·12 + 5·1 + 16 + 23 = 116 g/mol.
5. Masa soli: m = 0,1 mol · 116 g/mol = 11,6 g.
Etanol i inne alkohole nie reagują z roztworami zasad (np. NaOH).
Fenole identyfikujemy barwną reakcją (fiolet) w obecności wodnego roztworu FeCl3.
Świeżo wytrącony Cu(OH)2 w temperaturze pokojowej jest odczynnikiem pozwalającym na wykrycie alkoholi polihydroksylowych (zmiana na szafirowy roztwór).
Typowe błędy
Stosowanie zapisu, że etanol wchodzi w reakcję wodorotlenkiem sodu (błąd krytyczny na maturze).
Mylenie reakcji alkoholi polihydroksylowych z Cu(OH)2 z próbą Trommera – alkohole tylko tworzą kompleks (zmiana barwy na szafirową), nie redukują miedzi do Cu2O (nie powstaje ceglastoczerwony osad).
Zapisywanie w reakcji wypierania fenolu przez tlenek węgla(IV) soli węglanowej (CO3 2-) zamiast poprawnej wodorowęglanowej (HCO3-).
Wymagania podstawy programowej
XI.1.1 Porównuje właściwości alkoholi mono- i polihydroksylowych; projektuje doświadczenie odróżniające je (Cu(OH)₂).
XI.1.2 Porównuje właściwości kwasowe fenolu i alkoholi; pisze równania reakcji.
Przykładowe zadania
Zadanie 1
W dwóch nieopisanych probówkach znajdują się bezbarwne wodne roztwory: etanolu oraz glicerolu (propano-1,2,3-triolu). Do obu probówek dodano świeżo wytrąconą zawiesinę wodorotlenku miedzi(II) i zawartość wymieszano w temperaturze pokojowej.
1.1 Opisz zmiany, jakie zaobserwowano w obu probówkach po dodaniu zawiesiny wodorotlenku miedzi(II) i wymieszaniu zawartości. Uwzględnij zmianę wyglądu mieszaniny lub jej brak. (2 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: W probówce z roztworem glicerolu błękitny osad roztwarza się i powstaje klarowny roztwór o szafirowej (ciemnoniebieskiej) barwie. W probówce z roztworem etanolu nie obserwuje się zmian – błękitny osad pozostaje nierozpuszczony.
Glicerol jako alkohol polihydroksylowy z grupami hydroksylowymi przy sąsiednich atomach węgla reaguje z Cu(OH)₂ tworząc związek kompleksowy, co objawia się roztworzeniem osadu i powstaniem szafirowego roztworu. Etanol nie ulega tej reakcji.
1.2 Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w probówce z glicerolem. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub sumaryczne związków organicznych. (1 pkt)
Dwie cząsteczki glicerolu reagują z jedną cząsteczką wodorotlenku miedzi(II), odszczepiając dwie cząsteczki wody i tworząc chelatowy kompleks miedzi(II).
Zadanie 2
Przeprowadzono doświadczenie z udziałem trzech związków: fenolu, propan-1-olu oraz prop-2-en-1-olu. Wszystkie trzy związki poddano działaniu wodnego roztworu wodorotlenku sodu z dodatkiem fenoloftaleiny.
2.1 Wskazanie malinowego zabarwienia pochodzącego od fenoloftaleiny zanikło tylko w przypadku jednej ze wspomnianych substancji. Wyjaśnij to zjawisko, odnosząc się do właściwości chemicznych tych związków oraz napisz równanie zachodzącej reakcji (w formie cząsteczkowej). (2 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Wyjaśnienie: Fenol jest na tyle mocnym kwasem, że wchodzi w reakcję zobojętniania z wodorotlenkiem sodu, co powoduje spadek pH i odbarwienie fenoloftaleiny. Propan-1-ol i prop-2-en-1-ol mają zbyt słabe właściwości kwasowe i nie reagują z NaOH.
Równanie: C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
Tylko fenol ma na tyle silne właściwości kwasowe, aby zareagować z zasadą sodową, co powoduje zużycie jonów OH⁻ i odbarwienie wskaźnika. Alkohole alifatyczne nie reagują z roztworami zasad.
2.2 Powszechnie znanym odczynnikiem służącym do laboratoryjnego odróżnienia fenolu od alkoholi alifatycznych, który z fenolem daje charakterystyczne fioletowe zabarwienie, jest wodny roztwór ___. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: FeCl3
Chlorek żelaza(III) jest specyficznym odczynnikiem tworzącym z fenolami barwne kompleksy.
