Waar vind je chemie in je auto?

Wat kunnen we gebruiken om een ​​auto te bouwen?

Hoewel het hart van elke auto de motor is die in grote lijnen de dynamiek van het hele voertuig bepaalt, wordt een even belangrijke rol gespeeld door andere componenten, waaronder de carrosserie. Het materiaal waarvan het is gemaakt, is een combinatie van kennis en ervaring op het gebied van scheikunde, natuurkunde en materiaalkunde. Hoewel staal nog steeds het basismateriaal is dat wordt gebruikt in carrosserieën, wordt het gebruik van composieten, polymeren en zelfs een deel van gerecycled afval steeds populairder. De meeste carrosserie-elementen zijn gemaakt van gewalst staal. Staal is een legering van ijzer en koolstof. Om de prestaties van het eindmateriaal te verbeteren, worden bovendien modificatoren geïntroduceerd in de vorm van geselecteerde chemische elementen, waaronder koper, mangaan, nikkel en kobalt. Afhankelijk van het structurele onderdeel van de auto zal het gebruikte staal een iets andere gewichtssamenstelling hebben; Het staal dat in het lagergedeelte wordt gebruikt, valt bijvoorbeeld op door een laag koolstofgehalte. Om aan specifieke eisen te voldoen, hebben ingenieurs bovendien speciale staalsoorten ontwikkeld, waaronder staalsoorten die de gewenste taaiheid of sterkte van het eindproduct garanderen. Aluminium kan worden gebruikt om bijvoorbeeld een autoframe te maken. Aluminium heeft enkele nadelen ten opzichte van staal (bijvoorbeeld lagere mechanische sterkte) maar is ook minder gevoelig voor vocht. Het wordt niet als puur metaal gebruikt, maar alleen in de vorm van legeringen. Het type en de hoeveelheid legeringsadditieven zijn afhankelijk van de gewenste eindeigenschappen. De meest gebruikte additieven zijn magnesium, silicium, koper en mangaan. Individuele legeringen verschillen in hun parameters, daarom moeten ze worden geselecteerd op basis van de vereisten van het uiteindelijke element. Populaire structurele materialen zijn onder meer composieten . Dit noemen we de materialen die uit meer dan twee componenten bestaan. Composieten voor de auto-industrie worden geproduceerd met behulp van de zogenaamde onedele metalen (ijzer en zijn legeringen, nikkellegeringen, aluminium, magnesium, koper, enz.), basiskeramiek (aluminiumoxide, siliciumnitride, enz.) en basiskeramiek polymeren (thermohardende en chemisch uithardbare harsen, thermoplastische materialen, enz.). De meest gebruikte composieten zijn glasvezels. Ze worden geproduceerd door een polymere vulstof aan glasvezel toe te voegen. De afgelopen jaren is er bijzondere aandacht besteed aan het gebruik van met koolstofvezel versterkte composieten vanwege hun vele voordelen, vooral hun hoge mechanische sterkte.

Brandstoffen en smeermiddelen

Brandstoffen en smeermiddelen zijn andere belangrijke elementen die een zeer belangrijke rol spelen in de auto-industrie. Hier kunnen we ook veel chemische verbindingen vinden.

Brandstoffen

Het belangrijkste aspect van brandstoffen zijn hun eigenschappen. Ze zijn rechtstreeks afhankelijk van hun chemische samenstelling. Brandstoffen zijn producten die hoofdzakelijk op koolwaterstoffen zijn gebaseerd en mengsels van andere elementen bevatten.

• Benzine is een vloeibaar mengsel van alifatische koolwaterstoffen met 5 tot 12 koolstofatomen, dat wordt verkregen door rectificatie van ruwe olie. Bovendien bevat benzine onverzadigde koolwaterstoffen (die meerdere bindingen in hun moleculen bevatten) en aromatische koolwaterstoffen (die benzeenringen bevatten). Om de eigenschappen te verbeteren worden ook zogenaamde antiklopmiddelen (geselecteerde chemische verbindingen) toegevoegd. Hun totale gehalte bedraagt ​​doorgaans niet meer dan 1%. Een belangrijke parameter die de kwaliteit van benzine aangeeft, is het octaangetal. De waarde ervan definieert het vermogen van de brandstof om efficiënt te verbranden. Benzinestations bieden normaal gesproken benzine aan met een octaangetal van 95 en 98.
• Dieselolie is een brandstof die wordt verkregen door de destillatie van ruwe olie. Dieselolie bevat naftenische, paraffinehoudende en aromatische fracties. Het ruwe product bevat een aanzienlijke hoeveelheid zwavel, hetgeen zeer ongewenst is. Daarom wordt zwavel gewonnen door middel van hydroraffinage. De kwaliteit van dieselolie wordt bepaald door het zogenaamde cetaangetal. Het is een parameter die het vermogen van de dieselolie om zelfontbranding aan te geven aangeeft. Dit hangt strikt af van de chemische samenstelling. Hoe hoger de waarde, hoe gemakkelijker het is om een ​​koude motor te starten met de laagst mogelijke uitlaatgasemissie.
• LPG en CNG zijn twee soorten gas die in de auto-industrie worden gebruikt. Auto’s maken doorgaans gebruik van LPG-systemen. Dit gas is een mengsel van koolwaterstoffen afkomstig uit aardolie. De belangrijkste componenten zijn propaan en butaan. De velden ervan vergezellen ruwe olie en worden er samen mee gewonnen. LPG wordt verkregen als bijproduct bij de verwerking van ruwe olie. CNG staat voor gecomprimeerd aardgas, dat uit putten wordt gewonnen. Het is een aardgas, voornamelijk methaan. Het kan ook kleine hoeveelheden stikstof, ethaan of propaan bevatten. De inhoud van elke component is afhankelijk van het gasveld.

Lees meer over chemie voor de brandstofindustrie . En over olie- en gaswinning en -productie .

Smeermiddelen

Smeermiddelen zijn net zo belangrijk voor motorvoertuigen. Ze spelen een aantal rollen bij het beheersen van wrijving en slijtage van afzonderlijke componenten. Smeermiddelen beschermen de motor ook tegen corrosie , zorgen voor de juiste zuigertemperatuur en nog veel meer. De algemene classificatie van smeermiddelen die in de auto-industrie worden gebruikt, omvat:

• Motoroliën zijn smeermiddelen die de motor beschermen. Ze bestaan ​​voor het overgrote deel uit basisolie, de rest uit additieven die hun eigenschappen beïnvloeden. De basis wordt meestal geleverd door minerale oliën, een mengsel van vloeibare koolwaterstoffen afkomstig van de verwerking van ruwe olie. De gebruikte additieven omvatten oppervlakteactieve verbindingen (die als emulgatoren werken), viscositeitsmodificatoren of corrosiewerende middelen.
• De belangrijkste rol van transmissieoliën is het verminderen van wrijving tussen de bijpassende elementen. Hun hoofdbestanddeel is de basisolie, een minerale of synthetische olie. De rest bestaat uit verschillende additieven.
• Kunststofvetten aangebracht op de verbindingen van bewegende elementen (zoals lagers of verbindingen). De structuur van plastic vetten lijkt op een raamwerk gemaakt van een verdikkingsmiddel (meestal eenvoudige zepen, wassen, polymeren of gehydrolyseerde silica) met een olie erin. De fase met groot volume in smeermiddelen wordt gedomineerd door de continue fase, die bestaat uit minerale of synthetische oliën, polyglycolen, esters of vloeibare siliconen. Er worden ook verbeteraars zoals metaalpoeders, teflon of molybdeendisulfide gebruikt. De samenstelling van kunststofvetten kan sterk variëren, afhankelijk van de fabrikant en van de eigenschappen en het eindgebruik van het vet.

Lees meer over industriële smeermiddelen en functionele vloeistoffen .

Galvanische cel voor auto’s, dat wil zeggen de batterij

De batterij is een omkeerbare elektrochemische energiebron. In auto’s is het verantwoordelijk voor de opslag van energie die bijvoorbeeld kan worden gebruikt om alle apparatuur en systemen van de auto van stroom te voorzien of om de motor te starten. In elke cel vinden chemische reacties plaats, die de bron van elektronen zijn. Bewegende elektronen vormen elektrische stroom. Het belangrijkste type accu’s dat in auto’s wordt gebruikt, zijn loodzuuraccu’s. Batterijen zijn zeer ‘chemische’ apparaten. Ze bestaan ​​uit een reeks cellen die in serie met elkaar zijn verbonden. Ze worden in aparte compartimenten van een behuizing van zuurbestendig materiaal geplaatst. Een enkele cel bestaat uit positieve en negatieve platen die afwisselend zijn gerangschikt. De positieve elektrode is gemaakt van looddioxide en de negatieve elektrode is gemaakt van poreus lood. Het raamwerk van elke plaat bestaat uit een rooster gemaakt van een lood-calciumlegering. De nieuwste batterijen bevatten ook nog een ander chemisch element: zilver. Het verhoogt de weerstand van het apparaat tegen cyclische werking en hoge elektrolyttemperaturen. De plaatafstandhouders in een batterij zijn gemaakt van polyethyleen . De ruimte tussen de platen wordt gevuld met een 37%waterige oplossing van zwavelzuur(VI)zuur. Het werkingsprincipe van batterijen is gebaseerd op de chemische reactie die optreedt. Water uit het zwavelzuur (VI) zorgt ervoor dat de moleculen van het zuur worden afgebroken (dissociëren) in waterstofionen en zuurradicalen, die tussen de positieve en negatieve platen worden getransporteerd terwijl de batterij wordt opgeladen en ontladen. Wanneer de batterij is aangesloten op een stroomontvanger, stroomt er stroom door de elektrolyt. De chemische samenstelling van de elektroden verandert en er ontstaat loodsulfaat, waardoor de accu ontlaadt. Het opladen gebeurt door het hele proces om te draaien. Wanneer stroom wordt doorgegeven vanuit een externe bron, zoals een gelijkrichter, zorgt dit ervoor dat het loodsulfaat weer wordt omgezet in looddioxide en poreus lood. Het laadproces gaat ook gepaard met de ontleding (elektrolyse) van water in zuurstof en waterstof.

Chemicaliën voor autoverzorging

Niemand hoeft ervan overtuigd te worden dat auto-onderhoud uiterst belangrijk is. Het houdt niet alleen de auto schoon en goed onderhouden, maar helpt ook de levensduur van veel uitrustingselementen te verlengen. Producten die voor het onderhoud van voertuigen worden gebruikt, worden gewoonlijk autoverzorgingschemicaliën genoemd. Deze omvatten producten die zijn ontworpen voor:

• lichaamsverzorging,
• verzorging van de bekleding,
• dashboardonderhoud,
• conserveren van mechanische onderdelen.

De genoemde producten bevatten een aantal chemische stoffen. Het type en de hoeveelheid zijn afhankelijk van het eindgebruik. Producten die bedoeld zijn voor het wassen en verzorgen van het lichaam, zoals autoshampoos, zullen voornamelijk oppervlakteactieve stoffen (oppervlakteactieve stoffen) bevatten. Ze zijn verantwoordelijk voor een effectieve vuilverwijdering. Dergelijke stoffen omvatten verbindingen met INCI-namen zoals natriumlaurylsulfaat of coco-diëthanolamide. Daarnaast worden vaak natriumchloride en isopropylalcohol gebruikt. Alcoholen worden vooral gebruikt in preparaten die bedoeld zijn voor het reinigen en verzorgen van autoruiten. Ze maken het gemakkelijker om vuil te verwijderen en verdampen snel en laten geen strepen achter. Producten die zijn ontworpen voor het reinigen van de bekleding en het dashboard omvatten voornamelijk stoffen met reinigende en ontvettende eigenschappen, evenals oppervlakteactieve stoffen en was. Geurverbindingen worden als additieven gebruikt. Bekijk kant-en-klare producten en chemische formuleringen voor de autocare-industrie .