Де ти знайдеш хімію в машині?

З чого ми можемо побудувати автомобіль?

Хоча серцем кожного автомобіля є двигун, який за великим рахунком визначає динаміку всього транспортного засобу, не менш важливу роль відіграють інші компоненти, зокрема кузов. Матеріал, з якого він виготовлений, — це поєднання знань і досвіду в галузі хімії, фізики та матеріалознавства. Хоча сталь все ще залишається основним матеріалом для кузовів автомобілів, використання композитів, полімерів і навіть деяких перероблених відходів стає все популярнішим. Більшість елементів кузова виготовлені з прокату. Сталь – це сплав заліза і вуглецю. Додатково для поліпшення експлуатаційних характеристик кінцевого матеріалу вводяться модифікатори у вигляді добірних хімічних елементів, включаючи мідь, марганець, нікель і кобальт. Залежно від конструкції автомобіля, використовувана сталь буде мати дещо інший ваговий склад; наприклад, сталь, яка використовується в підшипниковій секції, виділяється низьким вмістом вуглецю. Крім того, для задоволення конкретних вимог інженери розробили спеціальні марки сталі, в тому числі такі, що забезпечують бажану пластичність або міцність готового виробу. Алюміній можна використовувати, наприклад, для виготовлення рами автомобіля. Алюміній має деякі недоліки порівняно зі сталлю (наприклад, менша механічна міцність), але також менш сприйнятливий до вологи. Його використовують не в чистому вигляді, а тільки у вигляді сплавів. Тип і кількість добавок сплаву залежать від необхідних кінцевих властивостей. Найбільш часто використовувані добавки – це магній, кремній, мідь і марганець. Окремі сплави відрізняються за своїми параметрами, тому їх слід вибирати відповідно до вимог кінцевого елемента. До популярних конструкційних матеріалів відносяться композити . Так ми називаємо матеріали, які складаються з більш ніж двох компонентів. Композитні матеріали для автомобільної промисловості виготовляються з використанням так званих недорогоцінних металів (заліза та його сплавів, нікелевих сплавів, алюмінію, магнію, міді та ін.), основної кераміки (оксиду алюмінію, нітриду кремнію та ін.) і основи. полімери (термореактивні та хімічно тверді смоли, термопластичні матеріали та ін.). Найбільш часто використовуваними композитами є скловолокно. Виготовляються шляхом додавання до скловолокна полімерного наповнювача. В останні роки особлива увага приділяється використанню композитів, армованих вуглецевим волокном, завдяки їхнім численним перевагам, особливо високій механічній міцності.

Паливно-мастильні матеріали

Паливно-мастильні матеріали є іншими важливими елементами, які відіграють дуже важливу роль в автомобільній промисловості. Тут ми також можемо знайти багато хімічних сполук.

Палива

Найважливішим аспектом палива є його властивості. Вони безпосередньо залежать від їх хімічного складу. Паливо – це продукти, створені переважно на основі вуглеводнів і містять домішки інших елементів.

• Бензин – це рідка суміш аліфатичних вуглеводнів, що містить від 5 до 12 атомів вуглецю, яку отримують ректифікацією сирої нафти. Крім того, бензин містить ненасичені вуглеводні (в молекулах яких містяться кратні зв’язки) і ароматичні вуглеводні (вміщують бензольні кільця). Для поліпшення властивостей також додають так звані антидетонатори (добірні хімічні сполуки). Їх загальний вміст зазвичай не перевищує 1%. Важливим параметром, що вказує на якість бензину, є октанове число. Його значення визначає здатність палива до ефективного горіння. На АЗС зазвичай пропонують бензини з октановим числом 95 і 98.
• Дизельне паливо – це паливо, отримане перегонкою сирої нафти. Дизель містить нафтенові, парафінові та ароматичні фракції. Сирий продукт містить значну кількість сірки, що вкрай небажано. Тому сірку добувають методом гідрорафінації. Якість дизельного палива визначається так званим цетановим числом. Це параметр, який вказує на здатність дизельного пального до самозаймання. Це безпосередньо залежить від хімічного складу. Чим вище значення, тим легше запустити холодний двигун із мінімально можливим викидом вихлопних газів.
• LPG і CNG — це два види газу, що використовується в автомобільній промисловості. Автомобілі зазвичай використовують системи зрідженого газу. Цей газ є сумішшю вуглеводнів, що походять з нафти. Його основними компонентами є пропан і бутан. Його родовища супроводжують сиру нафту і видобуваються разом з нею. LPG отримують як побічний продукт переробки сирої нафти. CNG означає стиснений природний газ, який видобувається зі свердловин. Це природний газ, переважно метан. Він також може містити невелику кількість азоту, етану або пропану. Вміст кожного компонента залежить від родовища газу.

Дізнайтеся більше про хімію для паливної промисловості . І про видобуток і видобуток нафти і газу .

мастила

Не менш важливі мастильні матеріали для автотранспорту. Вони відіграють низку ролей у контролі тертя та зносу окремих компонентів. Мастила також захищають двигун від корозії , забезпечують відповідну температуру поршня та багато іншого. Загальна класифікація мастильних матеріалів, що використовуються в автомобільній промисловості, включає:

• Моторні масла – це мастильні речовини, які захищають двигун. У переважній більшості вони складаються з базової олії, решта – присадки, що впливають на їхні властивості. Основу зазвичай становлять мінеральні масла, які є сумішшю рідких вуглеводнів, отриманих при переробці сирої нафти. Використовувані добавки включають поверхнево-активні сполуки (які діють як емульгатори ), модифікатори в’язкості або антикорозійні речовини.
• Основна роль трансмісійних олив полягає в зменшенні тертя між сполученими елементами. Їх основним компонентом є базове масло, яке є мінеральним або синтетичним маслом. Решта складається з різних добавок.
• Пластичні мастила , що наносяться на з’єднання рухомих елементів (таких як підшипники або шарніри). Структура пластичних мастил нагадує каркас, виготовлений із загусника (зазвичай простого мила, воску, полімерів або гідролізованого кремнезему) з маслом всередині. У фазі великого об’єму мастильних матеріалів переважає безперервна фаза, яка складається з мінеральних або синтетичних масел, полігліколів, складних ефірів або рідких силіконів. Використовуються також покращувачі, такі як металеві порошки, тефлон або дисульфід молібдену. Склад пластичних мастил може сильно відрізнятися залежно від виробника, властивостей і кінцевого використання мастила.

Дізнайтеся більше про промислові мастила та функціональні рідини .

Автомобільний гальванічний елемент, тобто акумулятор

Акумулятор є оборотним електрохімічним джерелом енергії. В автомобілях він відповідає за накопичення енергії, яку можна використовувати, наприклад, для живлення всього обладнання та систем автомобіля або для запуску двигуна. У кожній клітині відбуваються хімічні реакції, які є джерелом електронів. Рухомі електрони утворюють електричний струм. Основним типом акумуляторів, які використовуються в автомобілях, є свинцево-кислотні акумулятори. Батареї є дуже «хімічними» пристроями. Вони складаються з низки комірок, з’єднаних послідовно. Вони розміщені в окремих відсіках корпусу з кислототривкого матеріалу. Одна клітина складається з позитивних і негативних пластин, розташованих по черзі. Позитивний електрод виготовляється з діоксиду свинцю, а негативний — з пористого свинцю. Каркас кожної пластини утворений сіткою зі свинцево-кальцієвого сплаву. Останні батареї також містять інший хімічний елемент: срібло. Підвищує стійкість пристрою до циклічної роботи і високих температур електроліту. Розпірні пластини в акумуляторі виготовлені з поліетилену . Простір між пластинами заповнено 37%водним розчином сульфатної(VI) кислоти. Принцип дії акумуляторів заснований на хімічній реакції, що відбувається. Вода з сірчаної (VI) кислоти змушує молекули кислоти розпадатися (дисоціювати) на іони водню та кислотні радикали, які транспортуються між позитивною та негативною пластинами під час заряджання та розряджання батареї. Коли акумулятор підключений до струмоприймача, струм протікає через електроліт. Змінюється хімічний склад електродів і утворюється сульфат свинцю, який викликає розряд акумулятора. Заряджання здійснюється в зворотному порядку всього процесу. Коли струм пропускається із зовнішнього джерела, такого як випрямляч, це призводить до того, що сульфат свинцю перетворюється назад на діоксид свинцю та пористий свинець. Процес зарядки також супроводжується розкладанням (електролізом) води на кисень і водень.

Автохімія

Нікого не потрібно переконувати, що технічне обслуговування автомобіля надзвичайно важливе. Це не тільки підтримує чистоту та догляд за автомобілем, але й допомагає продовжити термін служби багатьох елементів обладнання. Продукти, які використовуються для догляду за транспортними засобами, зазвичай називають хімікатами для догляду за автомобілями . До них відносяться продукти, призначені для:

• догляд за тілом,
• догляд за оббивкою,
• догляд за панеллю приладів,
• збереження механічних частин.

Перелічені продукти містять низку хімічних речовин. Їх тип і кількість залежить від кінцевого використання. Засоби, призначені для миття та догляду за тілом, такі як автомобільні шампуні, будуть в основному містити ПАР (поверхнево-активні речовини). Вони відповідають за ефективне видалення забруднень. До таких речовин належать такі сполуки з назвами INCI , як Sodium Lauryl Sulphate або Coco Diathanolamide. Крім того, часто використовують хлорид натрію і ізопропіловий спирт. Спирти використовуються особливо в препаратах, призначених для чищення та догляду за вікнами автомобілів. Вони полегшують видалення забруднень і швидко випаровуються, не залишаючи смуг. Засоби, призначені для чищення оббивки та панелі приладів, в основному включають речовини з миючими та знежирюючими властивостями, а також поверхнево-активні речовини та віск. В якості добавок використовують ароматичні суміші. Подивіться готові продукти та хімічні склади для автомобільної промисловості .