جواب در میان تارنماها صفحه 101 درس 4 شیمی دوازدهم (شیمی، راهی به سوی آینده ای روشن تر)

در اینجا یک گزارش کامل، علمی و طبقه‌بندی شده برایت آماده کرده‌ام که می‌توانی مستقیماً در کلاس ارائه دهی:

گزارش تحقیق: چرا سوخت مناسب برای خودروهای مجهز به مبدل کاتالیستی، بنزین بدون سرب است؟

۱ دلیل استفاده از سرب در بنزین‌های قدیمی چه بود؟

در گذشته، برای بهبود عملکرد موتور و جلوگیری از پدیده «کوبش» (Knocking) در موتور خودروها، ماده‌ای به نام «تترااتیل سرب» به بنزین اضافه می‌کردند. این ماده عدد اکتان بنزین را بالا می‌برد و باعث می‌شد موتور نرم‌تر کار کند.

2 مشکل سرب برای مبدل کاتالیستی چیست؟ (پدیده مسمومیت کاتالیزگر)

همان‌طور که می‌دانیم، سطح داخلی مبدل‌های کاتالیستی با لایه نازکی از فلزات گران‌بها و بسیار فعال مانند پلاتین (Pt)، پالادیم (Pd) و رودیم (Rh) پوشیده شده است.

وقتی خودرو از بنزین سرب‌دار استفاده می‌کند، پس از سوختن بنزین در موتور، ترکیبات سرب از طریق اگزوز وارد مبدل کاتالیستی می‌شوند. این ترکیبات روی سطح فلزات کاتالیزگر می‌نشینند و یک لایه ضخیم روی آن‌ها تشکیل می‌دهند. به این اتفاق در علم شیمی، «مسمومیت کاتالیزگر» (Catalyst Poisoning) می‌گویند.

3 عواقب مسمومیت کاتالیزگر چیست؟

با نشستن سرب روی کاتالیزگر، جایگاه‌های فعال مسدود می‌شوند. در نتیجه:

گازهای آلاینده و سمی (مانند کربن مونواکسید CO، اکسیدهای نیتروژن NO_x و هیدروکربن‌های نسوخته) دیگر نمی‌توانند با سطح کاتالیزگر تماس پیدا کنند.

واکنش‌های شیمیایی تصفیه‌کننده متوقف می‌شوند و گازهای سمی مستقیماً وارد هواکره می‌شوند.

مبدل کاتالیستی که قطعه‌ای بسیار گران‌قیمت است، عملاً کارایی خود را برای همیشه از دست می‌دهد و خراب می‌شود (سرب حتی باعث ذوب شدن بخشی از شبکه سرامیکی در درازمدت می‌شود).