Dove troverai la chimica nella tua macchina?

Cosa possiamo usare per costruire un’auto?

Sebbene il cuore di ogni auto sia il motore che determina in generale la dinamica dell’intero veicolo, un ruolo altrettanto importante è svolto da altri componenti, compresa la carrozzeria. Il materiale di cui è composto è una combinazione di conoscenze ed esperienze in chimica, fisica e ingegneria dei materiali. Sebbene l’acciaio sia ancora il materiale di base utilizzato nelle carrozzerie delle automobili, l’uso di compositi, polimeri e persino di alcuni rifiuti riciclati sta diventando sempre più popolare. La maggior parte degli elementi della carrozzeria sono realizzati in acciaio laminato. L’acciaio è una lega di ferro e carbonio. Inoltre, per migliorare le prestazioni del materiale finale, vengono introdotti modificatori sotto forma di elementi chimici selezionati, tra cui rame, manganese, nichel e cobalto. A seconda del componente strutturale dell’auto, l’acciaio utilizzato avrà una composizione di peso leggermente diversa; ad esempio, l’acciaio utilizzato nella sezione portanti si distingue per il basso contenuto di carbonio. Inoltre, per soddisfare requisiti specifici, gli ingegneri hanno sviluppato qualità speciali di acciaio, comprese quelle che garantiscono la duttilità o la resistenza desiderate del prodotto finito. L’alluminio può essere utilizzato, ad esempio, per realizzare il telaio di un’auto. L’alluminio presenta alcuni svantaggi rispetto all’acciaio (ad esempio una minore resistenza meccanica) ma è anche meno sensibile all’umidità. Non viene utilizzato come metallo puro, ma solo sotto forma di leghe. Il tipo e la quantità degli additivi della lega dipendono dalle proprietà finali richieste. Gli additivi più comunemente usati sono magnesio, silicio, rame e manganese. Le singole leghe differiscono nei loro parametri, motivo per cui dovrebbero essere selezionate in base ai requisiti dell’elemento finale. I materiali strutturali più diffusi includono i compositi . Questo è ciò che chiamiamo i materiali costituiti da più di due componenti. I compositi per l’industria automobilistica vengono prodotti con l’utilizzo dei cosiddetti metalli di base (ferro e sue leghe, leghe di nichel, alluminio, magnesio, rame, ecc.), ceramici di base (ossido di alluminio, nitruro di silicio, ecc.) e materiali di base polimeri (resine termoindurenti e vulcanizzabili chimicamente, materiali termoplastici, ecc.). I compositi più comunemente utilizzati sono le fibre di vetro. Sono prodotti aggiungendo un riempitivo polimerico alla fibra di vetro . Negli ultimi anni particolare attenzione è stata prestata all’uso di compositi rinforzati con fibra di carbonio per i loro numerosi vantaggi, in particolare la loro elevata resistenza meccanica.

Carburanti e lubrificanti

Carburanti e lubrificanti sono altri elementi importanti che svolgono un ruolo molto importante nell’industria automobilistica. Qui possiamo trovare anche molti composti chimici.

Carburanti

L’aspetto più importante dei combustibili sono le loro proprietà. Dipendono direttamente dalla loro composizione chimica. I carburanti sono prodotti basati principalmente su idrocarburi e contenenti additivi di altri elementi.

• La benzina è una miscela liquida di idrocarburi alifatici contenente da 5 a 12 atomi di carbonio, ottenuta per rettifica del petrolio greggio. Inoltre, la benzina contiene idrocarburi insaturi (contenenti più legami nelle loro molecole) e idrocarburi aromatici (contenenti anelli benzenici). Per migliorare le proprietà vengono aggiunti anche i cosiddetti agenti antidetonanti (composti chimici selezionati). Il loro contenuto totale di solito non supera l’1%. Un parametro importante che indica la qualità della benzina è il numero di ottano. Il suo valore definisce la capacità del combustibile di bruciare in modo efficiente. Le stazioni di servizio offrono normalmente benzine con un numero di ottano di 95 e 98.
• Il gasolio è un combustibile ottenuto dalla distillazione del petrolio greggio. Il gasolio contiene frazioni nafteniche, paraffiniche e aromatiche. Il prodotto grezzo contiene una notevole quantità di zolfo, il che è altamente indesiderabile. Ecco perché lo zolfo viene estratto tramite idroraffinazione. La qualità del gasolio è determinata dal cosiddetto numero di cetano. È un parametro che indica la capacità del gasolio di autoinfiammarsi. Ciò dipende strettamente dalla composizione chimica. Più alto è il valore, più facile sarà avviare un motore freddo con le emissioni di scarico più basse possibili.
• GPL e metano sono due tipi di gas utilizzati nell’industria automobilistica. Le auto utilizzano solitamente impianti a GPL. Questo gas è una miscela di idrocarburi provenienti dal petrolio. I suoi componenti principali sono propano e butano. I suoi giacimenti accompagnano il petrolio greggio e vengono estratti insieme ad esso. Il GPL si ottiene come sottoprodotto della lavorazione del petrolio greggio. CNG sta per gas naturale compresso, che viene estratto dai pozzi. È un gas naturale, principalmente metano. Può contenere anche piccole quantità di azoto, etano o propano. Il contenuto di ciascun componente dipende dal giacimento di gas.

Ulteriori informazioni sulla chimica per l’ industria dei carburanti . E sull’estrazione e produzione di petrolio e gas .

Lubrificanti

I lubrificanti sono altrettanto importanti per i veicoli a motore. Svolgono diversi ruoli nel controllo dell’attrito e dell’usura dei singoli componenti. I lubrificanti proteggono inoltre il motore dalla corrosione , garantiscono una temperatura adeguata del pistone e molto altro ancora. La classificazione generale dei lubrificanti utilizzati nell’industria automobilistica comprende:

• Gli oli motore sono agenti lubrificanti che proteggono il motore. Nella stragrande maggioranza sono costituiti da olio base, il resto sono additivi che ne influenzano le proprietà. La base è solitamente costituita da oli minerali, che sono una miscela di idrocarburi liquidi derivanti dalla lavorazione del petrolio greggio. Gli additivi utilizzati includono composti tensioattivi (che agiscono come emulsionanti ), modificatori di viscosità o agenti anticorrosivi.
• Il ruolo principale degli oli per trasmissioni è quello di ridurre l’attrito tra gli elementi accoppiati. Il loro componente principale è l’olio base, che è un olio minerale o sintetico. Il resto è costituito da vari additivi.
• Grassi plastici applicati alle connessioni di elementi in movimento (come cuscinetti o giunti). La struttura dei grassi plastici assomiglia ad un’ossatura costituita da un addensante (solitamente saponi semplici, cere, polimeri o silice idrolizzata) con all’interno un olio. La fase di grande volume nei lubrificanti è dominata dalla fase continua, che è costituita da oli minerali o sintetici, poliglicoli, esteri o siliconi liquidi. Vengono utilizzati anche miglioratori come polveri metalliche, teflon o bisolfuro di molibdeno. La composizione dei grassi plastici può variare notevolmente a seconda del produttore, delle proprietà e dell’uso finale del grasso.

Scopri di più sui lubrificanti industriali e sui fluidi funzionali .

Cella galvanica automobilistica, ovvero la batteria

La batteria è una fonte di energia elettrochimica reversibile. Nelle automobili è responsabile dell’immagazzinamento dell’energia che può essere utilizzata, ad esempio, per alimentare tutte le apparecchiature e i sistemi dell’auto o per avviare il motore. In ogni cellula si verificano reazioni chimiche che sono la fonte di elettroni. Gli elettroni in movimento formano corrente elettrica. Il tipo principale di batterie utilizzate nelle automobili sono le batterie al piombo. Le batterie sono dispositivi altamente "chimici". Sono costituiti da una serie di celle collegate in serie. Sono collocati in scomparti separati di un alloggiamento realizzato in materiale resistente agli acidi. Una singola cella è costituita da piastre positive e negative disposte alternativamente. L’elettrodo positivo è costituito da biossido di piombo e l’elettrodo negativo è costituito da piombo poroso. L’ossatura di ogni piastra è costituita da una griglia in lega piombo-calcio. Le batterie più recenti contengono anche un altro elemento chimico: l’argento. Aumenta la resistenza del dispositivo al funzionamento ciclico e alle alte temperature dell’elettrolita. I distanziatori delle piastre in una batteria sono realizzati in polietilene . Lo spazio tra le piastre è riempito con una soluzione acquosa al 37 %di acido solforico (VI). Il principio di funzionamento delle batterie si basa sulla reazione chimica che avviene. L’acqua dell’acido solforico (VI) provoca la scomposizione (dissociazione) delle molecole dell’acido in ioni idrogeno e radicali acidi, che vengono convogliati tra le piastre positiva e negativa durante la carica e la scarica della batteria. Quando la batteria è collegata a un ricevitore di corrente, la corrente scorre attraverso l’elettrolita. La composizione chimica degli elettrodi cambia e si forma solfato di piombo che provoca la scarica della batteria. La ricarica viene effettuata invertendo l’intero processo. Quando la corrente viene trasmessa da una fonte esterna, come un raddrizzatore, il solfato di piombo viene riconvertito in biossido di piombo e piombo poroso. Il processo di carica è accompagnato anche dalla decomposizione (elettrolisi) dell’acqua in ossigeno e idrogeno.

Prodotti chimici per la cura dell’auto

Nessuno ha bisogno di essere convinto che la manutenzione dell’auto sia estremamente importante. Non solo mantiene l’auto pulita e ben mantenuta, ma aiuta anche a prolungare la vita utile di molti elementi dell’equipaggiamento. I prodotti utilizzati per la cura del veicolo sono comunemente indicati come prodotti chimici per la cura dell’auto . Questi includono prodotti progettati per:

• cura del corpo,
• cura della tappezzeria,
• cura del cruscotto,
• preservando le parti meccaniche.

I prodotti elencati contengono una serie di sostanze chimiche. La loro tipologia e quantità dipendono dall’utilizzo finale. I prodotti destinati al lavaggio e alla cura del corpo, come gli shampoo per automobili, conterranno principalmente tensioattivi (tensioattivi). Sono responsabili dell’efficace rimozione dello sporco. Tali sostanze includono composti con nomi INCI come Sodium Lauryl Sulfate o Coco Dieathanolamide. Inoltre, vengono spesso utilizzati cloruro di sodio e alcol isopropilico. Gli alcoli vengono utilizzati soprattutto nei preparati destinati alla pulizia e alla cura dei vetri delle auto. Facilitano la rimozione dello sporco ed evaporano rapidamente senza lasciare aloni. I prodotti studiati per la pulizia dei rivestimenti e della plancia comprendono principalmente sostanze con proprietà detergenti e sgrassanti oltre a tensioattivi e cere. I composti profumati sono usati come additivi. Scopri i prodotti pronti e le formulazioni chimiche per l’industria della cura dell’auto .