Номер 9, страница 28 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.9. Назовите основные области применения алканов.

Алканы, или предельные углеводороды, являются классом органических соединений, имеющим огромное практическое значение. Их применение основано как на химических свойствах (например, экзотермическая реакция горения), так и на физических (агрегатное состояние в зависимости от длины цепи, растворяющая способность).

Основные области применения алканов можно сгруппировать следующим образом:

1. Энергетика и топливная промышленность
Это ключевая сфера использования алканов. Благодаря высокой теплоте сгорания они служат высокоэффективным топливом. При их полном сгорании выделяется большое количество энергии, что описывается общей формулой: $C_nH_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O + Q$.
- Метан ($CH_4$) — основной компонент природного газа, используется для отопления, приготовления пищи и как топливо на тепловых электростанциях.
- Пропан ($C_3H_8$) и бутан ($C_4H_{10}$) — образуют сжиженный нефтяной газ (СНГ), применяемый в бытовых баллонах, зажигалках и как экологически чистое автомобильное топливо.
- Бензин — смесь жидких алканов (преимущественно $C_5$–$C_{12}$), основное топливо для двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей.
- Керосин ($C_{12}$–$C_{15}$) — топливо для реактивных двигателей самолетов и ракет.
- Дизельное топливо (солярка, $C_{15}$–$C_{18}$) и мазут (более $C_{18}$) — используются в дизельных двигателях, котельных установках и на морских судах.

2. Сырье для химической промышленности
Алканы являются исходным сырьем для получения множества других ценных органических веществ. Так как алканы относительно инертны, их сначала превращают в более реакционноспособные соединения.
- Крекинг: термическое или каталитическое расщепление длинноцепочечных алканов на более короткие алканы и, что важнее, на алкены (этилен, пропилен). Алкены, в свою очередь, являются мономерами для производства пластмасс (полиэтилен, полипропилен), каучуков и спиртов.
- Галогенирование: получение галогенопроизводных (например, хлорметан $CH_3Cl$, дихлорметан $CH_2Cl_2$, хлороформ $CHCl_3$), которые используются как растворители, хладагенты (в прошлом) и реагенты в органическом синтезе.
- Конверсия метана: из метана получают синтез-газ (смесь $CO$ и $H_2$), который служит сырьем для крупнотоннажного производства метанола, аммиака и других синтетических продуктов.
- Изомеризация и риформинг: превращение алканов линейного строения в их разветвленные изомеры или в ароматические углеводороды для получения высокооктановых компонентов бензина.

3. Растворители, смазочные материалы и технические продукты
- Растворители: низшие жидкие алканы (гексан, гептан) — это неполярные растворители, используемые для экстракции растительных масел, а также в составе клеев, красок и чистящих средств.
- Смазочные масла: высшие жидкие алканы ($C_{16}$ и выше) составляют основу моторных и индустриальных масел, которые уменьшают трение и износ деталей механизмов.
- Парафин и вазелин: парафин (смесь твердых алканов, $C_{20}$–$C_{40}$) применяется для изготовления свечей, защитных покрытий (вощеная бумага). Вазелин (полужидкая смесь алканов) используется в медицине и косметике как основа для мазей и кремов.
- Битум: остаток после перегонки нефти, состоящий из очень тяжелых углеводородов, используется в дорожном строительстве для производства асфальта и в качестве кровельного материала.

Ответ: Основными областями применения алканов являются: 1) использование в качестве всех основных видов топлива (газ, бензин, дизель); 2) в качестве исходного сырья в химическом синтезе для производства пластмасс, растворителей, спиртов и других соединений; 3) в качестве технических продуктов, таких как смазочные масла, неполярные растворители, парафин, вазелин и битум.