Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Hydroxy compounds · ⁨תרכובות הידרוקסי⁩

A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · Topic 32 · ⁨נושא 32⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
8:38

Hydroxy compounds (A2): phenol

In the eighteen sixties, surgery was terrifying. The cutting could be survived; the infection that followed often could not. After an amputation, almost half…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

32.1

Alcohols with acyl chlorides · ⁨אלכוהולים עם כלורידי אציל⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. describe the reaction with acyl chlorides to form esters using ethyl ethanoate
עברית
  1. תאר את התגובה עם כלורידיים אציליים ליצירת אסטרים באמצעות אתיל אתנואט

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

At A Level you meet one more reaction of an alcohol 醇: it reacts with an acyl chloride 酰氯 to make an ester 酯. This works faster and more completely than using a carboxylic acid. For example, ethanol and ethanoyl chloride give ethyl ethanoate, plus fumes of $\text{HCl}$.

עברית

ברמת A-Level תפגשו תגובה נוספת של אלכוהול: היא מגיבה עם כלורידי אציל ליצירת אסטר. תגובה זו מהירה ומלאה יותר משימוש בחומצה קربוני. לדוגמה, אתנול ואתנויל כלוריד נותנים אתיל אתנואט, בנוסף לערפל $\text{HCl}$.

אתנול מגיב עם אתנויל כלוריד ליצירת האסטר אתיל אתנואט וערפי הידרוכלוריק *כלורידי אציל מגיבים עם אלכוהולים מהר ומלא יותר מאשר חומצה קרבוקסילית, ונותנים אסטר וערפי HCl

Explore · ⁨חקור⁩

Acyl chloride with alcohol route · ⁨דרך אציל כלוריד עם אלכוהול⁩

Follow nucleophilic acyl substitution to an ester. · ⁨עקוב אחר החלפת אציל נוקליופילית ליצירת אסטר.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
alcohol/ˈælkəhɒl/ אלכוהול
acyl chloride/əˈkɪl ˈklɔːraɪd/ כלוריד אצילי
ester/ˈestə/ אסטר
32.2

Phenol · ⁨פנול⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. recall the reactions (reagents and conditions) by which phenol can be produced: (a) reaction of phenylamine with $\text{HNO}_2$ or $\text{NaNO}_2$ and dilute acid below $10\text{ }^\circ\text{C}$ to produce the diazonium salt; further warming of the diazonium salt with $\text{H}_2\text{O}$ to give phenol
  2. recall the chemistry of phenol, as exemplified by the following reactions: (a) with bases, for example $\text{NaOH(aq)}$ to produce sodium phenoxide (b) with $\text{Na(s)}$ to produce sodium phenoxide and $\text{H}_2\text{(g)}$ (c) in $\text{NaOH(aq)}$ with diazonium salts, to give azo compounds (d) nitration of the aromatic ring with dilute $\text{HNO}_3\text{(aq)}$ at room temperature to give a mixture of 2-nitrophenol and 4-nitrophenol (e) bromination of the aromatic ring with $\text{Br}_2\text{(aq)}$ to form 2,4,6-tribromophenol
  3. explain the acidity of phenol
  4. describe and explain the relative acidities of water, phenol and ethanol
  5. explain why the reagents and conditions for the nitration and bromination of phenol are different from those for benzene
  6. recall that the hydroxyl group of a phenol directs to the 2-, 4- and 6-positions
  7. apply knowledge of the reactions of phenol to those of other phenolic compounds, e.g. naphthol
עברית
  1. זכור את התגובות (חומרי הגורם ותנאים) שבהן ניתן לייצר פנול: (א) תגובה של פנילאמין עם $\text{HNO}_2$ או $\text{NaNO}_2$ וחומצה דלולה מתחת ל-$10\text{ }^\circ\text{C}$ ליצירת מלח דיאזוניום; חימום נוסף של מלח הדיאזוניום עם $\text{H}_2\text{O}$ לקבלת פנול
  2. זכור את הכימיה של פנול, כפי שמוצג בתגובות הבאות: (א) עם בסיסים, לדוגמה $\text{NaOH(aq)}$ ליצירת נתרן פנוקסיד (ב) עם $\text{Na(s)}$ ליצירת נתרן פנוקסיד ו-$\text{H}_2\text{(g)}$ (ג) ב-$\text{NaOH(aq)}$ עם מלחי דיאזוניום, לקבלת תרכובות אזו (ד) ניטרציה של הטבעת הארומטית עם $\text{HNO}_3\text{(aq)}$ דלולה בטמפרטורת החדר לקבלת מערך של 2-ניטרופנול ו-4-ניטרופנול (ה) ברומינציה של הטבעת הארומטית עם $\text{Br}_2\text{(aq)}$ ליצירת 2,4,6-טרבורופנול
  3. הסבר את החומציות של פנול
  4. תאר והסבר את החומציות היחסית של מים, פנול ואתנול
  5. הסבר מדוע חומרי הגורם והתנאים לניטרציה ולברומינציה של פנול שונים מאלו של בנזן
  6. זכור כי הקבוצה ההידרוקסילית של פנול מכוונת לתפקידים 2-, 4- ו-6-
  7. יישם ידע לגבי תגובות הפנול על תרכובות פנוליות אחרות, למשל נפתול

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

Phenol 苯酚 has an $\text{–OH}$ group joined directly to a benzene 苯 ring. This changes the chemistry of both the $\text{–OH}$ group and the ring.

Making phenol

Cool phenylamine 苯胺 with $\text{NaNO}_2$ and dilute acid below $10\,°\text{C}$ to make a diazonium salt 重氮盐. Warming this salt with water then gives phenol (and nitrogen gas).

Reactions of phenol

  • with a base such as $\text{NaOH(aq)}$: phenol reacts to give sodium phenoxide and water. (Ordinary alcohols do not react with $\text{NaOH}$ — this shows phenol is more acidic.)
  • with sodium metal: gives sodium phenoxide and hydrogen.
  • with a diazonium salt in $\text{NaOH(aq)}$: forms a coloured azo compound 偶氮化合物 (used in dyes).
  • nitration 硝化 with dilute $\text{HNO}_3$ at room temperature: gives a mixture of 2-nitrophenol and 4-nitrophenol.
  • bromination 溴化 with bromine water at room temperature (no catalyst): gives a white precipitate of 2,4,6-tribromophenol.

Acidity of phenol

Phenol loses its $\text{H}^+$ to form a phenoxide ion. This ion is stabilised because its negative charge is spread (delocalised) into the ring. So phenol's acidity 酸性 is higher than that of water or ethanol:

$$\text{ethanol} < \text{water} < \text{phenol}$$

(Phenol is still a weak acid — weaker than a carboxylic acid.)

Why the conditions are milder than for benzene

A lone pair on the phenol oxygen is partly delocalised 离域 into the ring. This makes the ring more electron-rich, so it attracts electrophiles more strongly. Phenol therefore reacts faster and under much milder conditions than benzene — no catalyst is needed, and dilute reagents work at room temperature.

The $\text{–OH}$ group directs new substituents to the 2-, 4- and 6-positions. The same ideas apply to other phenolic compounds, such as naphthol.

Worked example. Phenol, ethanol and ethanoic acid are each shaken with aqueous $\text{NaOH}$ and then with aqueous $\text{Na}_2\text{CO}_3$. Predict what happens, and order the three by acidity. Acidity depends on how well the anion left behind is stabilised. Ethanol's ethoxide keeps its charge stuck on one oxygen, so ethanol is weakest and reacts with neither. Phenol's phenoxide spreads the charge into the ring, making phenol acidic enough to react with the strong base $\text{NaOH}$ but not with the weaker $\text{Na}_2\text{CO}_3$ - so no fizzing. Ethanoate spreads the charge over two oxygens, the most effective of the three, so ethanoic acid reacts with both and fizzes with the carbonate. Order: ethanol < phenol < ethanoic acid. The carbonate is the discriminating test - only a carboxylic acid fizzes, which is exactly how you tell phenol from an acid.

עברית

פנול מכיל קבוצת $\text{–OH}$ המחויה ישירות לטבעת בנזן. שינוי זה משנה את הכימיה של הקבוצה $\text{–OH}$ וגם של הטבעת.

דוגמית פנול שהפכה לוורוד *פנול הוא מוצק בעל נקודת התכה נמוכה; הוא הופך באיטו לוורוד כאשר מתחמצן באוויר

הכנת פנול

קררו פנילאמין עם $\text{NaNO}_2$ וחומצה מעודנת מתחת ל$10\,°\text{C}$ כדי ליצור מלח דיאזוניום. חימום מלח זה עם מים יניב פנול (וגז חנקן).

תגובות של פנול

  • עם בסיס כמו $\text{NaOH(aq)}$: פנול מגיב ליצירת נתרן פנוקסיד ומים. (אלכוהולים רגילים אינם מגיבים עם $\text{NaOH}$ – דבר זה מראה שהפנול חומצי יותר.)
  • עם מתכת נתרן: נותנת נתרן פנוקסיד והידרוגן.
  • עם מלח דיאזוניום ב$\text{NaOH(aq)}$: יוצר תרכובת אזו צבעונית (משמשת בצבעים).
  • ניטרוציה עם חומצה חומצית מעודנת $\text{HNO}_3$ בטמפרטורת החדר: נותנת תערובת של 2-ניטרופנול ו-4-ניטרופנול.
  • ברומציה עם מים ברומיים בטמפרטורת החדר (ללא קטליזטור): נותנת משקע לבן של 2,4,6-تریברומופנול.

חומציות הפנול

הפנול מאבד את ה$\text{H}^+$ שלו ויוצר יון פנוקסידי. יון זה מיוציב כי המטען השלילי שלו מתפשט (מתחלש) לתוך הטבעת. לכן, חומציותו של הפנול גבוהה יותר מזו של המים או האתנול:

$$\text{ethanol} < \text{water} < \text{phenol}$$
פנול מאבד פרוטון ליצירת יון פנוקסידי, עם חץ מעוגל המראה את התפשטות המטען השלילי לתוך הטבעת
הפנול חומצי יותר מהמים או מהאלכוהול: אובדן H$^+$ נותן יון פנוקסידי whose מטען שלילי מתפשט לתוך הטבעת ומייצב אותו

(הפנול עדיין הוא חומצה חלשה — חלשה מחומצה קרבוקסילית.)

מדוע התנאים קלים יותר מאשר עבור בנזן

זוג אלקטרונים בודד על חמצן הפנול משתחרר חלקית לתוך הטבעת. הדבר הופך את הטבעת לעשירה יותר באלקטרונים, ולכן היא מושכת אלקטרופילים בחוזקה רבה יותר. לפיכך, הפנול מגיב מהר יותר ובתנאים הרבה קלים יותר מאשר בנזן — אין צורך במ catalyst, ותרכובות דלילות פועלות בטמפרטורת החדר.

פנול מגיב עם מי ברומין בטמפרטורת החדר ויוצר 2,4,6-טריברמופנול, משקע לבן
טבעת הפנול מופעלת, ולכן מי ברומין מבצעים ברומינציה בעמדות 2, 4 ו-6 בטמפרטורת החדר ללא催化剂, ונוצר משקע לבן

הקבוצה $\text{–OH}$ מכוונת תחליפים חדשים לעמדות 2-, 4- ו-6-. אותם עקרונות חלים על תרכובות פנוליות אחרות, כמו נפטול.

בלוטת סבון קרבוליק ורודה
סבון קרבול מכיל פנול, ששימש אחד מסוכני החיידקים הראשונים

דוגמה מפורשת. פנול, אתנול וחומצה אתאנוית מעורבבים כל אחד עם תמיסת $\text{NaOH}$ מימית ולאחר מכן עם תמיסת $\text{Na}_2\text{CO}_3$ מימית. נבוא מה יקרה, ונסדר את השלושה לפי חומציות. החומציות תלו בכמה היטב האניון שנותר מיוציב. אתוקסיד האתנול שומר על המטען שלו נעול על חמצן אחד, ולכן אתנול הוא החלש ביותר ואינו מגיב עם שום מהם. פנוקסיד הפנול מפזר את המטען לתוך הטבעת, מה שהופך את הפנול לחומצי מספיק כדי להגיב עם הבסיס החזק $\text{NaOH}$ אך לא עם החלש יותר $\text{Na}_2\text{CO}_3$ - ולכן אין בועות. אתואט מפזר את המטען על שני חמצנים, השיטה היעילה ביותר מבין השלושה, ולכן חומצה אתאנית מגיבה עם שניהם ובועה עם הקרבונט. הסדר: אתנול < פנול < חומצה אתאנית. הקרבונט הוא המבחן המבדיל - רק חומצה קרבוקסילית בועה, וזה בדיוק איך מבדילים בין פנול לחומצה.

Explore · ⁨חקור⁩

Phenol reaction lab · ⁨מעבדת תגובות פנול⁩

Classify phenol reactions by the role of the aromatic OH group. · ⁨מיינו סוגי תגובות הפנול לפי התפקיד של קבוצת ה-OH הארומטית.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
phenol/ˈfenɒl/ פנול
benzene/ˈbenziːn/ בנזן
phenylamine/ˌfiːˈnaɪləmiːn/ פנילאמין
diazonium salt/ˌdaɪəˈzəʊnɪəm sɒlt/ מלח דיאזוניום
azo compound/ˈɑːzəʊ ˈkɒmpaʊnd/ תרכובת אזורית
nitration/naɪˈtreɪʃn/ ניטורציה
bromination/ˌbrəʊmɪˈneɪʃn/ ברומציה
acidity/æˈsɪdɪti/ חומציות
delocalised/dɪˈlɒkəlaɪzd/ מפוזר
32.2

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Phenol is a stronger acid than alcohols (its anion is stabilised by delocalisation) but weaker than carboxylic acids — it does not react with carbonates.
  • Phenol decolourises bromine water and gives a white precipitate without a catalyst (the ring is activated by oxygen).
  • Acyl chlorides react with alcohols/phenols to give esters readily (better than the reversible acid route); misty HCl fumes are the observation.
עברית
  • פנול הוא חומצה חזקה יותר מאלכוהולים (האניון שלו מיוציב על ידי התחלשות) אך חלשה מחומצות קרבוקסיליות – היא אינה מגיבה עם קרבונטים.
  • הפנול מלבין מי ברומין ונותן משקע לבן ללא催化剂 (הטבעת מופעלת על ידי חמצן).
  • כלורידים אציליים מגיבים עם אלכוהולים/פנולים כדי ליצור אסטרים בקלות (טוב יותר מאשר הדרך החומצית ההפוכה); ערפל גזי HCl הוא התוצאה הנצפתה.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · ⁨נושאים נוספים בA-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP