Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função?

As primeiras leis ambientais dirigidas aos automóveis determinavam que os motoristas deveriam deixar seus carros em casa uma vez por semana, para reduzir os níveis de poluição atmosférica. A reação do público motorizado denotou algo mais parecido com um choque cultural do que uma simples mudança nos hábitos de transporte.

De repente, todos tiveram que encarar a realidade de que os potentes motores que ocupavam suas garagens eram também responsáveis pela poluição e destruição ambiental.

Atualmente, os automóveis poluem muito menos do que os seus antecessores.

As mudanças e melhorias realizadas em suas estruturas tornaram possível o processo de acelerar algumas reações químicas simples, capazes de diminuir os danos causados pelos veículos à atmosfera.

Os conversores catalíticos (ou catalisadores) são responsáveis pelo aceleramento destas reações.

Catalisadores

Os catalisadores utilizam reagentes químicos que não são consumidos nas reações, que são otimizadas e se tornam mais rápidas e eficientes.

Assim, toneladas de monóxido de carbono, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio são transformadas em dióxido de carbono, o CO2. Apesar de ser acusado de contribuir, a longo prazo, para o aumento do efeito estufa, é um gás muito menos agressivo do que os outros que o originaram.

Na primeira parte do artigo química do automóvel, vimos como as reações de combustão do motor podem ser completas ou incompletas, gerando, principalmente, os gases de exaustão dióxido de carbono e monóxido de carbono, além de vapor d'água. Outros componentes dos combustíveis também reagem durante a combustão, formando óxidos de nitrogênio, SO2, H2S, aldeídos e outros.

Monóxido de carbono (CO)

Há alguns anos atrás, uma das maiores preocupações das empresas que produziam automóveis era desenvolver novas tecnologias para diminuir os níveis de produção e emissão de monóxido de carbono (CO), substância tóxica que pode causar a morte se inalada em certa quantidade.

Mesmo depois que a tecnologia dos conversores catalíticos foi desenvolvida, eles só começaram a ser instalados em automóveis, em larga escala, após o aumento das exigências legais e sociais quanto ao controle de emissões poluentes. Hoje, eles são obrigatórios em vários países, inclusive no Brasil.

O conversor catalítico, esquematizado na figura 1, é constituído de um núcleo metálico ou cerâmico, repleto de catalisadores químicos, que se conecta às tubulações de escape do automóvel. Ele recebe os gases carregados de poluentes e descarrega emissões “tratadas”, com níveis reduzidos de substâncias tóxicas.

  • Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função?Figura 1: Representação esquemática de um conversor catalítico automotivo

Oxidação do monóxido de carbono CO

  • Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função?Figura 2: Representação esquemática de um conversor catalítico automotivo

O monóxido de carbono (CO) resulta de uma combustão incompleta, pois são necessários dois átomos de oxigênio para que o carbono complete suas ligações moleculares. A conversão catalítica de monóxido de carbono em dióxido de carbono é uma reação de oxidação.

O problema é que esta reação não ocorre apenas expondo o CO a um ambiente rico em oxigênio. É preciso que um elemento externo à reação produza as condições ideais para que ela aconteça.

Um dos modos de produzir esta reação é o chamado mecanismo de Roginskii, no qual o MnO2S doa oxigênio ao monóxido, depois o converte em dióxido e é regenerado pelo oxigênio do fluxo reagente, conforme as equações de reação abaixo:

  • Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função?

O papel de catalisador do MnO2S é definido pelo fato de, ao final da reação, ele não ser consumido. Ele participa das reações intermediárias, mas restaura-se nas finais.

Nos conversores catalíticos automotivos ocorre um processo análogo, não necessariamente com a utilização de MnO2S, mas também de outros compostos, como os óxidos de cobre ou zinco, que produzem efeito semelhante.

Redução do óxido nítrico (NOxS)

Os óxidos de nitrogênio, como o óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2S), são formados pela oxidação do nitrogênio atmosférico sob altas temperaturas.

Sua redução é necessária porque, combinado a outros poluentes, produz irritações nos olhos e nas vias respiratórias, além de piorar a qualidade do ar atmosférico.

Ao contrário do que ocorre na conversão catalítica do monóxido de carbono, que visa promover uma oxidação através do acréscimo de um átomo de oxigênio à molécula, os óxidos de nitrogênio precisam ser reduzidos. Isto significa que é preciso retirar um ou mais átomos de oxigênio da ligação, para que, ao final, ocorra a emissão do nitrogênio, gás inerte e inofensivo ao meio ambiente e à saúde.

As reações que resultam na redução dos NOx também utilizam-se de catalisadores metálicos, que interagem com as moléculas de NOx que não são consumidas no processo.

Combustíveis aperfeiçoados

Além dos conversores catalíticos, outro fator que contribuiu para a redução das emissões de poluentes pelos automóveis foi a mudança nos padrões dos combustíveis.

O álcool etílico apresenta naturalmente uma combustão mais completa, com menor emissão de monóxido de carbono.

A gasolina, ao longo dos anos, melhorou seu desempenho ambiental, principalmente pela substituição do chumbo tetraetila, usado como aditivo antidetonante, pelo álcool.

O efeito é o mesmo, porém, mais vantajoso, pois não ocorre a emissão final de chumbo, poluente altamente nocivo à saúde e ao meio ambiente.

Apesar disso, é preciso certa cautela antes de se chamar o álcool de combustível limpo.

Se as emissões de monóxido de carbono (CO) resultantes da queima de etanol são menores do que as de gasolina, as emissões de aldeídos resultantes do uso de biocombustível são maiores.

Este dado não altera a vantagem comparativa do álcool na questão ambiental, mas aponta que ainda há muito a ser melhorado quanto ao uso desta alternativa, neste campo específico.

Química bem aplicada

Os processos, reações e produtos químicos costumam ser lembrados como vilões do meio ambiente, fontes geradoras de subprodutos nocivos e resíduos tóxicos.

Como vimos nos exemplos dos conversores catalíticos dos automóveis e dos novos padrões de combustíveis, esta mesma química, quando bem aplicada, pode ajudar na manutenção do meio ambiente.

Os catalisadores, são dispositivos que têm como função:

Respostas

Resposta de: kailanerayssa204Boa tarde,Essas substâncias tem como função diminuir a velocidade de uma reação química, oferecendo a rota mais rápida para tal reação.

Espero ter ajudado.

Resposta de: santosmanuele19Olá, essa é uma pergunta de Quimica, não de matematica, mas vamos lá:Os catalisadores, tem como função acelerar a velocidade de reação, um exemplo desses catalisadores em nosso organismo são as enzimas.Espero ter ajudado

Victor Gustavo Cardoso Prata

a)A entalpia de formação do monóxido de carbono é Delta H= 26,4 Kcal. mol-¹.

  • A reação de formação do CO é:
  • C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  • A reação de combustão do CO é:
  • CO + 1/2 O2 —> CO2     ΔH=-67,6 kcal/mol
  • c)A reação de combustão completa será a soma das duas reações, lembrando que as entalpias também somam:
  •   C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  • CO + 1/2 O2 —> CO2       ΔH=-67,6 kcal/mol
  •   C + 1 O2    —> CO2       ΔH=(-26,4)+(-67,6)= -94kcal/mol

Resposta de: aryanemendes2602

a)A entalpia de formação do monóxido de carbono é Delta H= 26,4 Kcal. mol-¹.

  1. A reação de formação do CO é:
  2. C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  3. A reação de combustão do CO é:
  4. CO + 1/2 O2 —> CO2     ΔH=-67,6 kcal/mol
  5. c)A reação de combustão completa será a soma das duas reações, lembrando que as entalpias também somam:
  6.  C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  7. CO + 1/2 O2 —> CO2       ΔH=-67,6 kcal/mol
  8.  C + 1 O2    —> CO2       ΔH=(-26,4)+(-67,6)= -94kcal/mol
Leia também:  Como Fazer Nascer Barba Onde Não Tem?

resposta:

a)A entalpia de formação do monóxido de carbono é Delta H= 26,4 Kcal. mol-¹.

  • A reação de formação do CO é:
  • C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  • A reação de combustão do CO é:
  • CO + 1/2 O2 —> CO2     ΔH=-67,6 kcal/mol
  • c)A reação de combustão completa será a soma das duas reações, lembrando que as entalpias também somam:
  •  C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  • CO + 1/2 O2 —> CO2       ΔH=-67,6 kcal/mol
  •  C + 1 O2    —> CO2       ΔH=(-26,4)+(-67,6)= -94kcal/mol

Resposta de: kamilyreis91

resposta:

a)A entalpia de formação do monóxido de carbono é Delta H= 26,4 Kcal. mol-¹.

  1. A reação de formação do CO é:
  2. C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  3. A reação de combustão do CO é:
  4. CO + 1/2 O2 —> CO2     ΔH=-67,6 kcal/mol
  5. c)A reação de combustão completa será a soma das duas reações, lembrando que as entalpias também somam:
  6.  C + 1/2 O2 —> CO         ΔH=-26,4 kcal/mol
  7. CO + 1/2 O2 —> CO2       ΔH=-67,6 kcal/mol
  8. C + 1 O2    —> CO2       ΔH=(-26,4)+(-67,6)= -94kcal/mol

Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função? Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função?

Outra pergunta: Matemática

Catalisadores automotivos

Os catalisadores automotivos são dispositivos que contêm metais que favorecem a transformação de gases poluentes em não poluentes.

A criação dos veículos automotores desencadeou um aumento significativo da quantidade de gases poluentes na atmosfera terrestre. Quando um combustível fóssil é queimado, muitos gases poluidores são produzidos.

Uma alternativa desenvolvida pelos químicos para amenizar o impacto dos gases poluentes no meio ambiente foi a criação dos catalisadores automotivos.

Eles passaram a ser utilizados nos veículos no ano de 1975, nos Estados Unidos.

Catalisador é uma substância que atua em uma reação química de forma a acelerar a sua velocidade, ou seja, os produtos serão formados em um menor tempo. Os catalisadores automotivos não atuam de forma diferente e são utilizados para impedir que gases poluentes oriundos da combustão dos combustíveis sejam expelidos para a atmosfera.

Os gases poluentes produzidos em uma reação de combustão variam de acordo com o combustível que foi utilizado. De uma forma geral, aqueles que podem trazer transtornos ambientais são:

  • Monóxido de carbono (CO)
  • Monóxido de Nitrogênio (NO)
  • Dióxido de nitrogênio (NO2)

O catalisador favorece reações químicas que transformam os gases poluentes em gases que não trazem nenhum transtorno ambiental. Alguns desses gases que não causam danos são:

  • Gás nitrogênio (N2)
  • Dióxido de carbono (CO2)
  • Gás oxigênio (O2)
  • Vapor de água (H2O)
  • Gás Hidrogênio (H2)

De uma forma geral, um catalisador automotivo apresenta um formato de colmeia, que apresenta minúsculos canais revestidos por metais nobres (Platina, Paládio, Ródio, Molibdênio). Esses metais são capazes de induzir a reação química de transformação dos gases nocivos em gases não poluentes. Abaixo temos a representação da colmeia de um catalisador:

Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função? Colmeia do catalisador

A colmeia é revestida por uma manta termoexpansiva cuja função é proteger o sistema, não permitindo a fuga de gases e calor, o que aumenta a eficiência das reações químicas.

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Independentemente do tipo de combustível (etanol, gás natural veicular, gasolina) utilizado no veículo, todo catalisador atualmente apresenta dois compartimentos, que realizam conversões de diferentes gases poluentes em não poluentes. Os compartimentos são:

  • Primeiro compartimento: é o Catalisador de redução e apresenta os metais Ródio e Platina, que convertem os gases poluentes nitrogenados (N2O, NO2).
  • A seguir temos as equações químicas das possíveis transformações desses gases:
  • NO + CO → 1/2 N2 + CO2
  • NO2 + CO → 1/2 N2 + CO2
  • NO + H2 → 1/2 N2 + H2O
  • 2 N2O → 2N2 + O2
  • Analisando as equações, percebemos que a presença dos catalisadores favorece a interação dos gases NO e NO2 com outros gases presentes no meio, como o CO e o H2, formando N2, O2 e H2O.
  • Segundo compartimento: é o Catalisador de oxidação e apresenta os metais Paládio, Paládio e Molibdênio, que convertem os gases poluentes oriundos de hidrocarbonetos e o CO.
  1. A seguir temos as equações químicas das possíveis transformações desses gases:
  2. Hidrocarbonetos + H2O → CO + CO2 + H2
  3. Hidrocarbonetos + O2 → H2O + CO2
  4. Hidrocarbonetos + NO → N2 + H2O + CO
  5. CO + H2O → CO2 + H2
  6. Analisando as equações, percebemos que a presença dos catalisadores favorece a interação dos gases provenientes dos hidrocarbonetos e o CO com outros gases presentes no meio, como o NO, O2 e o H2O, formando N2, H2, CO2 e H2O.
  7. Por Me. Diogo Lopes Dias
  8. Videoaula relacionada:

A queima dos combustíveis nos carros produz gases poluentes

Por Diogo Lopes Dias

Mecânica: para que serve o catalisador automotivo?

Você sabe para que serve o catalisador automotivo? O mau desempenho dessa peça pode afetar o desempenho do seu automóvel, pois é comum o catalisador de carros falhar, uma vez que são mais sujeitos a danos externos. O catalisador também desempenha um papel importante, convertendo as substâncias tóxicas liberadas pelo escapamento em substâncias inofensivas antes de serem expelidas para a atmosfera. 

No entanto, para que você entenda o que é catalisador automotivo e saiba tudo sobre seu funcionamento, preparamos este post. Nele, você também vai aprender como lidar com os principais problemas, como o que fazer com o catalisador entupido. E aí, ficou interessado em aprender tudo sobre o assunto? Então, confira o nosso artigo!  

O que é e para que serve o catalisador?

O catalisador automotivo é a uma das partes do sistema de escape de um automóvel. A transformação de gases poluentes liberados pelo motor (como CO, NOx e CxHy) em compostos seguros (como CO2, H20 e N2) é a principal função para que serve o catalisador. 

Catalisador entupido: o que fazer? 

Para saber se você tem um catalisador entupido, você deverá verificar a peça. Você também pode tentar os seguintes passos para desentupir o seu catalisador: 

1º passo: Leve o seu automóvel um local tranquilo

Conduza seu automóvel em limite baixo até um local de movimento, onde não haja outros carros. Com segurança, reduza a velocidade rapidamente. Faça pausas e repita todo o processo. Se você notar melhorias no automóvel, é porque conseguiu desentupir o catalisador.

2º Passo: Procure um mecânico

Caso você não esteja seguro para colocar em prática a primeira dica, ou caso ela não tenha sido eficiente, você pode levar o carro a um mecânico especializado. Ao abrir e desmontar o catalisador entupido, um profissional pode fazer um diagnóstico assertivo para a peça. Algumas vezes, o material do conversor pode ter derretido, precisando ser trocado.

Quais cuidados tomar com a peça?

Tão importante quanto saber para que serve o catalisador de seu veículo, é saber quais são os cuidados de manutenção necessários.

Ao explicar para que serve o catalisador automotivo e as funções que o equipamento desempenha no veículo, também é necessário entendermos os principais cuidados na hora de manter o funcionamento adequado de sua peça:

Tome cuidado na hora do abastecimento

Na hora do abastecimento, evite combustível que tenha chumbo em sua composição, já que este pode entupir o catalisador.

Dirija com cautela 

Também é importante dirigir com cautela. Portanto, não passe em buracos ou valetas de maneira brusca. Isso evita impactos no automóvel e problemas estruturais no catalisador. Ao dirigir com cuidado, você também evita danos na parte interna do componente. 

Substitua o catalisador

Agora que mostramos a importância e para que serve o catalisador, sempre que for detectada qualquer avaria na peça, como danos na carcaça ou superaquecimento do motor e perda de potência, faça a substituição do catalisador. 

Evite estacionar o automóvel em locais com folhas secas

Mato ou folhas secas prejudicam o catalisador automotivo. Por isso, você deve evitar estacionar em locais com esse material, pois eles podem sofrer combustão. Só para você ter ideia, um catalisador chega a 400ºC, podendo levar um princípio de incêndio. 

Leia também:  Como Evitar Que A Fruta Oxide?

Mantenha o sistema de ignição em boas condições

É importante cuidar bem do sistema de ignição do automóvel, mantendo velas, bobinas e cabos de vela sempre em boas condições. Isso evitará que o combustível não queimado entre e contamine o conversor catalítico.

Cuide da bateria automotiva 

Para evitar problemas com o catalisador automotivo, você deve manter a manutenção preventiva do automóvel em dia. Além disso, é importante cuidar da sua bateria automotiva, pois é ela que ajudará no funcionamento de vários dispositivos eletrônicos do seu automóvel.  

Posso remover o catalisador do automóvel?

Os Catalisadores São Dispositivos Que Têm Como Função?

Um mecânico capacitado sabe para que serve o catalisador e da importância de não removê-lo de seu veículo.

Você já deve ter escutado que o catalisador do automóvel reduz a potência do motor e que muitos até removem o equipamento do conjunto, a fim de amplificar a capacidade do veículo.

E agora que você já aprendeu para que serve o catalisador, saiba também que retirá-lo é proibido por lei e pode causar infração grave e passível de multa. Além disso, você pode ter o automóvel apreendido. 

Da mesma maneira, os carros foram projetados já com o catalisador e sua remoção pode gerar problemas, como a contrapressão do sistema de escape ou alteração inesperada no sistema de injeção eletrônica. 

Esses problemas podem ocorrer por falha na comparação das leituras dos dois sensores de sonda lambda presentes no escapamento. O primeiro, posicionado antes do catalisador, identifica o que está sendo expelido pelo motor, enquanto o segundo, localizado depois, identifica as substâncias processadas pelo catalisador. 

Os dois comparam os resultados, ajustam a injeção e mantém os níveis de emissão e consumo na faixa aceitável. Com isso, você terá rendimento do motor, aumento do nível de ruídos e desgaste prematuro das peças. Além disso, a retirada do catalisador promove o aumento de emissão de gases tóxicos. 

Aqui você descobriu para que serve o catalisador automotivo e de sua função nos automóveis! Portanto, caso tenha algum problema, a nossa dica é levar a uma oficina mecânica de sua confiança para conferir o funcionamento da peça.

Quer mais dicas automotivas? Acesse o nosso próximo post e veja os cuidados que você deve ter com a bateria do seu carro parado por muito tempo!

Publicado em 22 de junho de 2020

Catalisador – Wikipédia, a enciclopédia livre

Esta página cita fontes confiáveis, mas que não cobrem todo o conteúdo. Ajude a inserir referências. Conteúdo não verificável poderá ser removido.—Encontre fontes: Google (notícias, livros e acadêmico) (Novembro de 2013)

Em química, o catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação[1] sendo regenerado ao final da mesma.

O catalisador é ambos um reagente e um produto da reação na qual está sendo empregado. Ao processo de aumento da velocidade de reação mediante a ação de um catalisador, dá-se o nome de catálise.

Catalisadores têm amplo emprego na indústria.

Alguns exemplos incluem processos de fabricação de ácidos (como ácido sulfúrico e ácido nítrico), hidrogenação de óleos e de derivados do petróleo, fabricação de fármacos e em catalisadores automotivos.

No entanto, nem todos os catalisadores são sintéticos: todos os organismos vivos dependem de catalisadores biológicos denominados enzimas, que regulam as reações bioquímicas.

Histórico

Os catalisadores têm sido utilizados pelo ser humano por milênios. Os primeiros usos reportados de catalisadores foram na produção do queijo (onde enzimas coagulam as proteínas do leite), do pão e da cerveja. No entanto, um entendimento mais profundo dos fenômenos químicos envolvidos só foi consolidado milênios mais tarde.

Embora a origem do conceito de catálise seja comumente atribuída à Berzelius, quarenta anos antes, a química escocesa Elizabeth Fulhame publicou seu livro An Essay On Combustion with a View to a New Art of Dying and Painting, no qual foi sugerida, pela primeira vez, a participação catalítica de uma pequena quantidade de moléculas de água em reações de combustão[2].

Ao final da reação, as moléculas de água consumidas seriam regeneradas, completando assim o ciclo catalítico. No entanto, as contribuições científicas de Elizabeth Fulhame acabaram por quase cair no esquecimento, visto que muitos cientistas da época consideravam impensável que uma mulher propusesse tal teoria.

Algumas décadas mais tarde, Berzelius começou a reunir as observações de antigos químicos sugerindo que pequenas quantidades de uma origem externa poderiam afetar grandemente o curso de reações químicas. Esta força misteriosa atribuída à substância foi chamada catalítica.

Em 1894, Wilhelm Ostwald expandiu a explicação de Berzelius ao afirmar que catalisadores eram substâncias que aceleravam a velocidade de reações químicas sem serem consumidas.

Em mais de 150 anos desde o trabalho de Berzelius, os catalisadores têm desempenhado um importante papel econômico no mercado mundial.

Aspectos químicos

Tipos de catalisadores

As principais categorias de catalisadores dizem respeito à homogeneidade do meio de reação. Caso os catalisadores encontrem-se solúveis no meio de reação, a catálise é dita ser homogênea, e os catalisadores são classificados como catalisadores de fase homogênea.

Um exemplo desse tipo de processo é a reação de esterificação de Fischer, catalisada por pequenas quantidades de um ácido forte, como o ácido sulfúrico. Caso a catálise aconteça por meio de um catalisador insolúvel no meio de reação, a catálise é dita ser heterogênea, e o catalisador é chamado de catalisador de fase heterogênea.

Exemplos desse tipo de processo são as reações de hidrogenação de olefinas catalisadas por metais, como o zinco. Tipicamente, os rendimentos da catálise homogênea são superiores aos obtidos com a catálise heterogênea.

No entanto, os catalisadores de fase heterogênea podem ser recuperados mais facilmente para serem utilizados em novos ciclos, além de oferecer a possibilidade de uma seletividade diferenciada, quando mais de um produto pode ser obtido na reação[3].

Existem ainda os catalisadores de transferência de fase, que são empregados em reações onde dois ou mais reagentes não se misturam.

Há também os chamados fotocatalisadores, cuja atividade catalítica depende também da incidência de radiação eletromagnética sobre o sistema. Exemplos incluem a utilização de óxido de zinco ou óxido de titânio em reações de oxidação.

Como mencionado anteriormente, existem também as enzimas, catalisadores presentes em sistemas biológicos, capazes de promover reações químicas com excelente rendimento e seletividade. No entanto, a atividade catalítica de enzimas é somente expressiva em um intervalo não muito amplo de temperatura e pH, similar às condições no interior dos organismos vivos onde são encontradas.

Termodinâmica

Um catalisador diminui a energia de ativação, podendo promover um caminho (mecanismo) molecular diferente para a reação, sem afetar a energia livre.[1]

Ao contrário do que se possa imaginar, a temperatura não é um catalisador, embora o aumento desta possa de fato acelerar uma reação química. No entanto, esse aumento da velocidade ocorre porque mais energia está sendo cedida às moléculas, fazendo com que mais moléculas possam adquirir a energia de ativação.

Catalisadores na indústria automobilística

Ver artigo principal: Conversor catalítico

Um conversor catalítico ou catalisador é um dispositivo usado para reduzir a toxicidade das emissões dos gases de escape de um motor de combustão interna. Foi introduzido nos Estados Unidos a partir de 1993 de forma que fosse cumprida a legislação exigida pela EPA sobre emissões de gases nocivos.[4]

Referências

  1. a b A. D. McNaught; A. Wilkinson (1997). «catalyst». IUPAC — Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). versão interativa (em inglês). Versão on-line (2006-) corrigida por Nic, Jirat, Kosata; update por A. Jenkins 2012-08-19 ver.2.3.2 2ª ed. Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.

    1351/goldbook.C00876. Consultado em 28 de novembro de 2013  A referência emprega parâmetros obsoletos |coautor= (ajuda)

  2. ↑ Fulhame (1794.). An essay on combustion,with a view to a new art of dying and painting. Wherein the phlogistic and antiphlogistic hypotheses are proven erroneous. [S.l.]: London,  Verifique data em: |data= (ajuda)
  3. ↑ Machado, Guilherme S.

    ; Arízaga, Gregório G. C.; Wypych, Fernando; Nakagaki, Shirley (9 de setembro de 2010). «Immobilization of anionic metalloporphyrins on zinc hydroxide nitrate and study of an unusual catalytic activity». Journal of Catalysis (em inglês). 274 (2): 130–141. ISSN 0021-9517. doi:10.1016/j.jcat.2010.06.

    012 

  4. ↑ EPA aponta como prioridade nacional a Qualidade do ar

Ver também

O Wikcionário tem o verbete catalisador.

  • Catálise
  • Inibidor
  • Veneno catalítico
  • Portal da química

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CATALISADORES

Introdução

Há milhões de carros nas ruas do mundo – e cada um deles polui o ar. Especialmente nas grandes cidades, a quantidade de poluição que todos os carros produzem juntos pode criar grandes problemas.

Na Europa, nos EUA e no Brasil foram criadas normas para limitar a quantidade de poluição que os carros podem produzir.

Para se adequar a estas leis, os fabricantes de automóveis promoveram várias melhorias nos motores e nos sistemas de alimentação.

Para ajudar a reduzir ainda mais os poluentes, elas desenvolveram um dispositivo interessante, chamado catalisador, que trata os gases de escapamento antes que eles saiam do automóvel, removendo bastante poluição.

Poluentes produzidos pelo motor de um carro

A fim de reduzir as emissões, motores de carros modernos controlam cuidadosamente a quantidade de combustível que queimam. Eles procuram manter a mistura ar-combustível bem próxima do ponto estequiométrico, que é a proporção ideal de ar para que ocorra uma combustão.

Teoricamente, nessa proporção, todo o combustível será queimado usando todo o oxigênio no ar. Para a gasolina, a proporção estequiométrica é de aproximadamente 14,7: 1. Isso significa que, para cada grama de gasolina, serão queimadas 14,7 gramas de ar.

Na verdade, a proporção ideal varia bastante durante o funcionamento do carro. Às vezes, a mistura de combustível pode ser pobre (proporção de ar para combustível acima de 14,7); em outros momentos, pode ser rica (proporção abaixo de 14,7). Para o álcool etílico hidratado usado no Brasil, o ponto estequiométrico é 9:1.

  • As principais substâncias emitidas por um motor de carro são:
  • – gás nitrogênio (N2) – em sua constituição, o ar tem 78% de gás nitrogênio. Grande parte dessa substância passa pelo motor do veículo;
  • – dióxido de carbono (CO2) – é um dos produtos da combustão. O carbono do combustível se une com o oxigênio do ar;

– vapor de água (H2O) – é outro produto da combustão. O hidrogênio do combustível se une com o oxigênio do ar.

Essas descargas são, em sua maioria, benignas (embora as emissões de CO2 (conhecido também como gás carbônico, contribuam para o efeito estufa e o aquecimento global). Porém, como o processo de combustão não é perfeito, também são produzidas substâncias prejudiciais, tais como:

– monóxido de carbono (CO) – gás venenoso, sem cor e inodoro;

– hidrocarbonetos ou compostos orgânicos voláteis (VOCs) – produzidos principalmente por combustível não queimado, que evapora. A luz solar quebra os hidrocarbonetos para formar oxidantes. Estes reagem com óxidos de nitrogênio, transformando-se em ozônio (O3), de baixa altitude, um componente importante da poluição do ar ao formar a névoa fotoquímica (smog em inglês);

– óxidos de nitrogênio (NO e NO2, quando juntos, são chamados de NOx) – contribuem para o smog e para a chuva ácida e causam irritação das mucosas humanas.

Essas são as três principais substâncias sujeitas a limites. A função dos catalisadores é reduzi-las.

Como os catalisadores reduzem a poluição

A maioria dos carros modernos é equipada com catalisadores de três vias. A expressão “três vias” se refere às três substâncias que eles ajudam a reduzir – monóxido de carbono, VOCs e moléculas de NOx. A peça catalisadora na verdade usa dois diferentes tipos de catalisadores: um de redução e outro de oxidação.

Ambos consistem em uma estrutura cerâmica coberta por um catalisador de metal, geralmente platina, ródio e/ou paládio. A idéia é criar uma estrutura que exponha o máximo da área da superfície catalisadora para o fluxo de descarga ao mesmo tempo em que se procura minimizar o trabalho dos catalisadores, pois são muito caros.

Há dois tipos principais de estruturas usadas em catalisadores – núcleo tipo colméia e em cerâmica porosa. A maioria dos carros usa o primeiro.

O catalisador de redução

É a primeira parte do catalisador. Usa platina e ródio para ajudar a reduzir a saída de NOx.

Quando as moléculas NO ou NO2 entram em contato com o catalisador, ele “expulsa” o átomo de nitrogênio para fora da molécula. Com isso, o átomo fica retido e o catalisador libera o oxigênio na forma de O2.

Os átomos de nitrogênio se unem com outros átomos de nitrogênio. Todos são retidos pelo equipamento, formando N2. Por exemplo:

2NO = N2 + O2 ou 2NO2 = N2 + 2O2

O catalisador de oxidação

É a segunda parte do catalisador. Reduz os hidrocarbonetos não-queimados e o monóxido de carbono, queimando-os (oxidação) sobre o catalisador de platina e paládio. Isso ajuda na reação do CO e dos hidrocarbonetos com o restante do oxigênio nos gases de escapamento. Por exemplo:

  1. 2CO + O2 = 2CO2
  2. Mas, de onde veio este oxigênio?
  3. O sistema de controle

A terceira parte é um sistema de controle que monitora o fluxo de descarga e usa essa informação para controlar o sistema de injeção de combustível. Há um sensor de oxigênio colocado antes do catalisador, portanto mais próximo do motor que o catalisador.

Este sensor diz ao computador do motor quanto oxigênio há no nos gases de escapamento. Sendo assim, o computador pode aumentar ou diminuir essa quantidade de oxigênio através de um ajuste na mistura ar-combustível.

Este esquema de controle permite que o computador tenha certeza de que o motor está funcionando bem perto do ponto estequiométrico e também ajuda a certificar que há oxigênio o suficiente para permitir que o catalisador de oxidação queime o restante dos hidrocarbonetos e CO.

Outras formas de reduzir a poluição

O catalisador faz um excelente trabalho na redução da poluição, mas ele ainda pode ser substancialmente melhorado. Uma das suas maiores falhas é só trabalhar em uma temperatura relativamente alta. Quando você liga o seu carro ainda frio, o catalisador não faz quase nada para reduzir a poluição pelo escapamento do seu carro.

Uma solução simples para o problema é colocar o catalisador mais próximo do motor. Desta maneira, aqueles gases mais quentes alcançarão o logo catalisador e ela será aquecido mais  rapidamente. No entanto, isso também pode reduzir a vida do catalisador, pois ele será exposto a temperaturas extremamente altas.

A maioria dos fabricantes posiciona o catalisador na região debaixo do banco do passageiro dianteiro. Assim, ele fica suficientemente distante do motor, mantendo a temperatura em níveis que não o afetarão. Hoje, porém, com o desenvolvimento da construção de catalisadores, são inúmeros os modelos de automóveis que vêm com o catalisador instalado imediatamente após o coletor de escapamento.

Pré-aquecimento – o modo mais fácil para pré-aquecer o catalisador é usar aquecedores a resistência elétrica.

Infelizmente, na maioria dos carros, os sistemas elétricos de 12 volts não fornecem energia ou potência elétrica suficiente para aquecer rapidamente o catalisador.

A maioria das pessoas não esperaria vários minutos para aquecer o catalisador antes de ligar o carro. Carros híbridos que têm grandes baterias de alta voltagem podem prover energia para aquecer o catalisador rapidamente.

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