Catalizzatore. Convertitore catalitico o catalizzatore

I combustibili utilizzati nella maggior parte delle auto sono benzina ed etanolo. La combustione completa di questi due combustibili genera anidride carbonica (CO_2(g)) e acqua (H₂O). Purtroppo però la combustione incompleta e le impurità presenti nell'alcool e nella benzina possono generare sostanze molto inquinanti per l'ambiente. Nel caso della benzina, il monossido di carbonio (CO_(g)); idrocarburi (composti costituiti da carbonio e idrogeno), come l'etano (C₂H_6(g)); e ossidi di azoto (NO_X), principalmente monossido di azoto (NO) e biossido di azoto (NO_2(g)).

Pertanto, per evitare un aumento dell'inquinamento atmosferico, tutte le auto necessitano di attrezzature chiamate marmitta catalitica o marmitta catalitica, che è un dispositivo antinquinamento, che ha la funzione di trattare questi gas rilasciati dal motore a combustione interna e di trasformarli in gas meno nocivi. I convertitori catalitici sono utilizzati anche per questo scopo in alcuni processi industriali.

I gas inquinanti citati escono dal motore ed entrano nel catalizzatore, passando attraverso una sorta di "alveare", le cui celle sono generalmente realizzate in materiale ceramico o metallico, rivestito di allumina (ossido di alluminio - Al

₂oh₃). Questa forma a nido d'ape, con canali minuscoli, è importante perché fornisce un'ampia superficie di contatto per i gas, facendoli reagire più rapidamente.

Ma il vero catalizzatore è un metallo che si trova sopra l'ossido di alluminio. Tipicamente i metalli utilizzati sono palladio, rodio, platino o molibdeno. Puoi anche mescolare questi metalli e usare le leghe. Ad esempio, nel caso della benzina si usa normalmente una lega di palladio e torio; nel caso dell'etanolo viene utilizzata un'altra lega di palladio e molibdeno. Questi metalli svolgono una catalisi eterogenea con gas inquinanti.

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catalisi eterogenea è un tipo di reazione in cui il catalizzatore forma con i reagenti (in questo caso i gas inquinanti) un sistema polifase. Questo perché il catalizzatore adsorbe, cioè trattiene le molecole dei reagenti sulla sua superficie, indebolendo i loro legami e facendo procedere più rapidamente la reazione.

Di conseguenza, i metalli catalizzatori trasformano agenti inquinanti come CO e NO_X in gas non tossici come la CO₂, H₂O, O₂ e no₂. Vedere alcune di queste reazioni di seguito e notare che attraverso di esse avviene l'ossidazione degli idrocarburi e CO (derivata da combustione incompleta) e anche la riduzione degli ossidi di azoto a gas di azoto (N₂):

2 CO_(g) + 2 NO_(g) → 2 CO_2(g) + 1 N_2(g)
2 CO_(g) + 1 O_2(g) → 2 CO_2(g)
2C₂H_6(g) + 7_2(g) →4 CO_2(g) + 6 H₂oh_(v)
2 NO_2(g) +4 CO_(g) →1 N_2(g) + 4 CO_2(g)
2 NO_2(g) →1 N_2(g) + 2 O_2(g)
2 NO_(g) →1 N_2(g) + 1 O_2(g)

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Catalizzatore"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/conversor-catalitico.htm. Consultato il 28 giugno 2021.