Var hittar du kemi i din bil?

Vad kan vi använda för att bygga en bil?

Även om hjärtat i varje bil är motorn som i stort sett bestämmer dynamiken i hela fordonet, spelar en lika viktig roll av andra komponenter, inklusive karossen. Materialet den är gjord av är en kombination av kunskap och erfarenhet inom kemi, fysik och materialteknik. Även om stål fortfarande är det grundläggande materialet som används i bilkarosser, ökar användningen av kompositer, polymerer och även en del återvunnet avfall i popularitet. De flesta kroppselement är gjorda av valsat stål. Stål är en legering av järn och kol. Dessutom, för att förbättra prestanda hos slutmaterialet, introduceras modifieringsmedel i form av utvalda kemiska element, inklusive koppar, mangan, nickel och kobolt. Beroende på bilens konstruktionskomponent kommer stålet som används att ha en något annorlunda viktsammansättning; till exempel utmärker sig stålet som används i lagersektionen med en låg kolhalt. Dessutom, för att möta specifika krav, har ingenjörer utvecklat speciella stålkvaliteter, inklusive sådana som säkerställer den önskade formbarheten eller styrkan hos den färdiga produkten. Aluminium kan användas för att tillverka till exempel en bilram. Aluminium har vissa nackdelar jämfört med stål (till exempel lägre mekanisk hållfasthet) men är också mindre känsligt för fukt. Den används inte som en ren metall, utan endast i form av legeringar. Typen och mängden av legeringstillsatser beror på de slutliga egenskaperna som krävs. De vanligaste tillsatserna är magnesium, kisel, koppar och mangan. Individuella legeringar skiljer sig åt i sina parametrar, varför de bör väljas enligt kraven för det slutliga elementet. Populära konstruktionsmaterial inkluderar kompositer . Detta är vad vi kallar de material som består av mer än två komponenter. Kompositer för fordonsindustrin tillverkas med användning av de så kallade basmetallerna (järn och dess legeringar, nickellegeringar, aluminium, magnesium, koppar, etc.), baskeramik (aluminiumoxid, kiselnitrid, etc.) och bas polymerer (värmehärdande och kemiskt härdbara hartser, termoplastiska material etc.). De vanligaste kompositerna är glasfibrer. De tillverkas genom att tillsätta ett polymert fyllmedel till glasfiber . Under de senaste åren har särskild uppmärksamhet ägnats användningen av kolfiberförstärkta kompositer på grund av deras många fördelar, särskilt deras höga mekaniska hållfasthet.

Bränsle och smörjmedel

Bränsle och smörjmedel är andra viktiga element som spelar en mycket viktig roll i fordonsindustrin. Här kan vi också hitta en hel del kemiska föreningar.

Bränsle

Den viktigaste aspekten av bränslen är deras egenskaper. De beror direkt på deras kemiska sammansättning. Bränslen är produkter baserade huvudsakligen på kolväten och som innehåller inblandningar av andra grundämnen.

• Bensin är en flytande blandning av alifatiska kolväten innehållande 5 till 12 kolatomer, som erhålls genom rektifiering av råolja. Dessutom innehåller bensin omättade kolväten (som innehåller flera bindningar i sina molekyler) och aromatiska kolväten (innehållande bensenringar). För att förbättra egenskaperna tillsätts även så kallade anti-knackmedel (utvalda kemiska föreningar). Deras totala innehåll överstiger vanligtvis inte 1%. En viktig parameter som indikerar bensinens kvalitet är oktantalet. Dess värde definierar bränslets förmåga att brinna effektivt. Bensinstationer erbjuder normalt bensin med oktantalet 95 och 98.
• Dieselolja är ett bränsle som erhålls genom destillation av råolja. Dieselolja innehåller nafteniska, paraffiniska och aromatiska fraktioner. Råprodukten innehåller en betydande mängd svavel, vilket är mycket oönskat. Det är därför svavel utvinns genom hydroraffinering. Kvaliteten på dieselolja bestäms av det så kallade cetantalet. Det är en parameter som indikerar dieseloljans förmåga att självantända. Detta beror strikt på den kemiska sammansättningen. Ju högre värde desto lättare är det att starta en kall motor med lägsta möjliga avgasutsläpp.
• LPG och CNG är två typer av gas som används inom bilindustrin. Bilar använder vanligtvis gasolsystem. Denna gas är en blandning av kolväten som härrör från petroleum. Dess huvudkomponenter är propan och butan. Dess fält följer med råolja och utvinns tillsammans med den. Gasol erhålls som en biprodukt vid bearbetning av råolja. CNG står för komprimerad naturgas, som utvinns från brunnar. Det är en naturgas, främst metan. Det kan också innehålla små mängder kväve, etan eller propan. Innehållet i varje komponent beror på gasfältet.

Läs mer om kemi för bränsleindustrin . Och om olje- och gasutvinning och produktion .

Smörjmedel

Smörjmedel är lika viktiga för motorfordon. De spelar ett antal roller för att kontrollera friktionen och slitaget på enskilda komponenter. Smörjmedel skyddar även motorn mot korrosion , säkerställer lämplig kolvtemperatur och mycket mer. Den allmänna klassificeringen av smörjmedel som används inom bilindustrin inkluderar:

• Motoroljor är smörjmedel som skyddar motorn. Till de allra flesta består de av basolja, resten är tillsatser som påverkar deras egenskaper. Basen tillhandahålls vanligtvis av mineraloljor, som är en blandning av flytande kolväten som kommer från råoljebearbetning. Tillsatserna som används inkluderar ytaktiva föreningar (som fungerar som emulgeringsmedel ), viskositetsmodifierare eller antikorrosiva medel.
• Växellådsoljornas huvudsakliga roll är att minska friktionen mellan de matchande elementen. Deras huvudkomponent är basoljan, som är en mineralolja eller syntetisk olja. Resten består av olika tillsatser.
• Plastfett appliceras vid anslutningarna av rörliga element (som lager eller leder). Strukturen hos plastfetter liknar ett ramverk gjord av ett förtjockningsmedel (vanligtvis enkla tvålar, vaxer, polymerer eller hydrolyserad kiseldioxid) med en olja inuti. Den stora volymfasen i smörjmedel domineras av den kontinuerliga fasen, som består av mineraloljor eller syntetiska oljor, polyglykoler, estrar eller flytande silikoner. Förbättrare som metallpulver, teflon eller molybdendisulfid används också. Sammansättningen av plastfetter kan variera mycket beroende på tillverkare och på fettets egenskaper och slutanvändning.

Ta reda på mer om industriella smörjmedel och funktionella vätskor .

Automotive galvanisk cell, dvs batteriet

Batteriet är en reversibel elektrokemisk energikälla. I bilar ansvarar den för att lagra energi som till exempel kan användas för att driva bilens all utrustning och system eller för att starta motorn. Kemiska reaktioner inträffar i varje cell, som är källan till elektroner. Rörliga elektroner bildar elektrisk ström. Den huvudsakliga typen av batterier som används i bilar är blybatterier. Batterier är mycket "kemiska" enheter. De är gjorda av en rad celler sammankopplade i serie. De är placerade i separata fack i ett hus tillverkat av ett syrabeständigt material. En enda cell består av positiva och negativa plattor anordnade omväxlande. Den positiva elektroden är gjord av blydioxid och den negativa elektroden är gjord av poröst bly. Ramverket för varje platta är bildat av ett galler tillverkat av en bly-kalciumlegering. De senaste batterierna innehåller också ett annat kemiskt element: silver. Det ökar enhetens motståndskraft mot cyklisk drift och höga elektrolyttemperaturer. Plattdistanserna i ett batteri är gjorda av polyeten . Utrymmet mellan plattorna är fyllt med en 37%vattenlösning av svavelsyra(VI)syra. Funktionsprincipen för batterier är baserad på den kemiska reaktion som uppstår. Vatten från svavelsyran(VI)syran gör att syrans molekyler bryts ner (dissocieras) till vätejoner och syraradikaler, som transporteras mellan de positiva och negativa plattorna medan batteriet laddas och laddas ur. När batteriet är anslutet till en strömmottagare flyter ström genom elektrolyten. Elektrodernas kemiska sammansättning förändras och blysulfat bildas, vilket gör att batteriet laddas ur. Laddningen utförs genom att hela processen vänds om. När ström passerar från en extern källa, såsom en likriktare, gör det att blysulfatet omvandlas tillbaka till blydioxid och poröst bly. Laddningsprocessen åtföljs också av nedbrytning (elektrolys) av vatten till syre och väte.

Bilvårdskemikalier

Ingen behöver övertygas om att bilunderhåll är oerhört viktigt. Det håller inte bara bilen ren och välskött, utan hjälper också till att förlänga livslängden för många utrustningselement. Produkter som används för fordonsvård kallas vanligtvis bilvårdskemikalier . Dessa inkluderar produkter designade för:

• kroppsvård,
• klädselvård,
• vård av instrumentbrädan,
• bevara mekaniska delar.

De listade produkterna innehåller ett antal kemiska ämnen. Deras typ och kvantitet beror på slutanvändningen. Produkter avsedda för tvätt och vård av kroppen, såsom bilschampon, kommer huvudsakligen att innehålla ytaktiva ämnen (ytaktiva ämnen). De ansvarar för effektiv smutsborttagning. Sådana ämnen inkluderar föreningar med INCI-namn såsom Sodium Lauryl Sulphate eller Coco Dieathanolamide. Dessutom används ofta natriumklorid och isopropylalkohol. Alkoholer används särskilt i preparat avsedda för rengöring och skötsel av bilrutor. De gör det lättare att ta bort smuts och de avdunstar snabbt och lämnar inga ränder. Produkter avsedda för rengöring av klädsel och instrumentbräda inkluderar främst ämnen med rengörande och avfettande egenskaper samt ytaktiva ämnen och vaxer. Doftföreningar används som tillsatser. Se färdiga produkter och kemiska formuleringar för bilvårdsindustrin.