Что делает катализатор: Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Содержание

Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде. 

Схема катализатора

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

  • Первый элемент связывает оксиды азота.
  • Второй - удаляет часть несгоревших элементов топлива. В большей части удаляется окись углерода.
  • Третий элемент — это датчик. Он анализирует газы на выходе из катализатора, данные передаются в бортовой компьютер.

Трехкомпонетные катализаторы

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.  

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

  • На панели приборов загорелась лампочка “Check Engine”. Она включается при любых ошибках мотора. В нашем случае, как результат нехарактерных показателей датчика, лямбда-зонд. Точно определить, что причина в катализаторе может диагностика сканером.
  • Снижение мощности двигателя. При неисправном катализаторе машина начинает троить, дергаться, хуже разгоняется. Причина в снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора, связанной с частичным разрушением сот: они запекаются, забивают проход для выхлопных газов. В итоге мотор «задыхается».
  • Грохот под днищем. Обычно проявляется на высоких оборотах, изредка сразу после запуска. Причина в частичном разрушении керамической конструкции сот. Отпавшие частицы начинают биться о стенки катализатора под воздействием потока газов и центробежных сил.
  • Недостаточно сильный или ровный напор газов из глушителя. При исправном нейтрализаторе, поднеся руку к выхлопной трубе, можно ощутить слабую пульсацию, она возникает вследствие поочередной работы выпускных клапанов. Если поток ровный или ослабленный, вероятно проблема в разрушенных сотах катализатора.

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

Оригинальный катализатор - довольно дорогая вещь. Он не производится в нашей стране, все детали в автомагазинах импортные, поэтому на увеличение цены влияют пошлины.

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

  • универсальный катализатор;
  • пламегаситель.

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Съём/Установка катализатора

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов. 

  • Любое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к снятию его с гарантии. Подумайте, что будет, если возникнет неисправность двигателя, которая попадает под гарантийный случай.
  • Невозможность пройти государственный техосмотр. Бортовой компьютер вы обманули, но вот при проверке на стенде, обман вскроется. В итоге, вы получите запрет на эксплуатацию транспортного средства. Со станции СТО, вы поедете уже на эвакуаторе.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

Зачем нужен старый катализатор в авто и можно ли его удалить? | Обслуживание | Авто

Автомобили возрастом свыше 15 лет, которые проездили в России более 150 тысяч пробега, всегда имеют проблемы с системой выхлопа. Владельцы, наслушавшись разговоров об опасности старого катализатора в выхлопной системе, спешат его демонтировать. Причем вместе с катализатором они меняют и систему контроллеров с датчиком кислорода или перепрошивают двигатель под более низкие экологические стандарты. Допустима ли такая самодеятельность и как отсутствие катализатора может повлиять на функционирование мотора?

Принцип действия очистителя выхлопа

Самым токсичным газом в выхлопе автомобиля считается угарный газ, а также оксиды азота, являющиеся продуктом неполного сгорания углеводородного топлива. В 1970 году к иностранным производителям было предъявлено требование оснастить все машины нейтрализатором отработанных газов, который дожигал их в специальной термической камере. С 1975 года установка катализаторов стала обязательным требованием к производителям автомобилей за рубежом.

Действует каталитический нейтрализатор таким образом: в керамических ячейках газ раскаляется до 750-900 градусов и разлагается на углекислый газ, а также на азот и кислород.

Катализатор, несмотря на свою надежность, имеет сроки службы и выходит из строя через 10-15 лет эксплуатации. Его ресурс также снижается из-за физических повреждений или по причине оплавления и спекания ячеек, в результате использования некачественного топлива или банально из-за неисправностей системы зажигания. В результате нарушается проходимость газов, снижается отдача мотора, наблюдается потеря динамики. В общем, требуется замена нейтрализатора.

Удаление нейтрализатора и перепрошивка ЭБУ

Отечественные мастера для 10-летних или 15-летних машин рекомендуют другой порядок «ремонта». Они удаляют банку целиком и вваривают вместо нее трубы выхлопной системы.

Этот шаг влечет за собой массу побочных эффектов. При отсутствии каталитического нейтрализатора программы управления двигателем начинают сбоить. Они опрашивают датчики, в том числе лямбда-зонд, измеряющий количество кислорода в выхлопе. Ориентируясь на полученные данные, электронный блок управления «решает», сколько впрыскивать топлива в цилиндры через форсунки. Однако если прибор утрачен, то нужная информация отсутствует, и система переходит в аварийный режим, снижает тягу и готовит усредненную смесь. Характеристики мотора резко падают.

Мастера советуют в этом случае перепрошить электронный блок управления и перевести его на Евро 2. В этом случае работа впрыска тоже будет подведена к какому-то усредненному значению, искажающему изначальные характеристики мотора. График его работы видоизменяется, мощность падает, снижается планка крутящего момента.

В общем, после удаления каталитического нейтрализатора мотор уже не станет выдавать прежних характеристик. Кроме того, усредненная смесь будет сгорать в цилиндрах не полностью, начнется выпадение смол, закоксовывание мотора, и проявятся прочие вредные явления, постепенно разрушающие силовой агрегат.

Токсичный выхлоп

Есть и другой способ — установить в систему выхлопа обманку. Датчик кислорода устанавливается в специальную проставку так, чтобы в него попадало как можно большей кислорода из атмосферы. В результате менять ПО не требуется, поскольку система продолжает работать в штатном режиме. Но есть у метода и свои недостатки. ЭБУ, пользуясь неверными данными, не сможет правильно корректировать приготовление горючей смеси и перестанет регулировать угол опережения зажигания, в результате чего вредное воздействие на двигатель продолжится.

Кроме того, машина без катализатора выбрасывает в атмосферу больше вредных веществ, ее выхлоп неприятно пахнет, газы проникают в салон, раздражают при холодном запуске и отравляют воздух при длительном прогревании машины зимой.

В общем, лучше не экономить на выхлопной системе и произвести полноценный ремонт, установив вместо старого запекшегося каталитического нейтрализатора новый. Тогда автомобиль продолжит радовать отменной динамикой, и водителю не придется вдыхать его ядовитые газы.

что делать и чем это грозит мотору

Каталитический нейтрализатор или по-простому катализатор – это элемент выпускной системы автомобиля. Призван уменьшить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Непосредственно на работу мотора он не влияет. Но при этом неисправность катализатора может быстро вывести двигатель из строя. Давайте разберемся, как вовремя заметить проблему и возможен ли ремонт этого узла или только замена?

Устройство катализатора достаточно простое. Основа его конструкции – блок из огнеупорной керамики, состоящий из множества ячеек. На каждой есть напыление из драгоценных металлов для ускорения химических реакций. Конечно, такая "ювелирная" начинка сказывается на цене.

Ресурс катализатора довольно приличный – порядка 120-160 тысяч километров и даже больше.

Однако его состояние напрямую зависит от исправности двигателя и условий эксплуатации. Чаще всего соты забиваются продуктами сгорания некачественного топлива или сомнительных присадок. Другая причина проблем: сбои в системе зажигания или неправильное образование топливной смеси, из-за чего ее часть догорает уже внутри блока, вызывая деформацию элементов.

"Соты начинают слипаться, пропускная способность для выхлопных газов становится меньше. Соответственно, это все сказываться на мощности мотора", – поясняет руководитель отдела продаж официального дилера Александр Новиков.

Как следствие – явная потеря динамики, плюс неустойчивая работа двигателя и повышенный расход. Система самодиагностики при этом зажигает лампу Check engine. Хотите вы этого или нет, но долго ездить с такими симптомами не получится.

"Если катализатор выходит из строя, он может также раскрошиться. И тогда эти крошки могут попасть через циркуляцию выхлопных газов назад в двигатель. Керамика достаточно твердая, попадая в цилиндры, может вызвать большие задиры", – предупреждает руководитель отдела продаж официального дилера Александр Новиков.

Или проще говоря, глубокие царапины, а это уже гарантированный капитальный ремонт.

Причем надо иметь в виду, что в большинстве случаев катализатор не ремонтируется, а меняется. А вот на что – решать вам. Самый простой вариант– поставить оригинальную деталь.

Правда, даже у бюджетных моделей она стоит от 20 тысяч и выше. У некоторых авто катализаторов может быть и два, и даже четыре. Более компромиссное решение – универсальный катализатор. Обойдется он дешевле, но могут возникнуть трудности с подбором под конкретный двигатель.

Наконец, наименее затратный способ – установка так называемого пламегасителя. Стоит он относительно недорого, но требует перепрограммирования блока управления двигателем.

Но главное в этом случае, вы не пройдете обязательный техосмотр, что на фоне ужесточения правил делает этот вариант совсем уж сомнительным.

что это, зачем он нужен, устройство, принцип работы, виды

Выхлопная система современного авто, произведенного за рубежом или собранного по лицензии в России, намного сложнее того, что отечественный автопром устанавливал еще пару десятилетий назад на «Лады» собственного производства.

Выбросы автомобилей в атмосферу

Незаменимые в быту и хозяйственной деятельности человека автомобили представляют наибольшую опасность для среды обитания человека. Вредное воздействие продуктов сгорания автомобильных двигателей имеет глобальные и локальные последствия:

  • Глобальные. Толщина и площадь озонового слоя, защищающего Землю от космических излучений, за последние десятилетия катастрофически уменьшилась, что в перспективе создает опасность для существования человечества.
  • Локальные. В мире есть еще немало территорий с чистой экологией. Но это никак не касается городов, где уже сегодня дышать чистым воздухом практически невозможно.

Как в этих процессах участвуют наши автомобили? Самым непосредственным образом! Их доля в загрязнении окружающей среды составляет не менее 70%. Всего за один год эксплуатации среднестатистический автомобиль выбрасывает в атмосферу:

  • 135 кг окиси углерода;
  • 25 кг оксидов азота;
  • 20 кг углеводородов;
  • 4 кг двуокиси серы;
  • 1,2 кг твердых частиц;
  • до 10 кг бензопропилена.

Всего получается не менее 12 миллионов тонн веществ, которые уничтожают не только среду обитания человека, но и разрушают защитный озоновый слой планеты. С каждым годом количество автомобилей увеличивается, что в перспективе не сулит ничего хорошего.

В связи с этим на международном уровне приняты стандарты качества топлива и количества вредных веществ, попадающих в атмосферу в процессе его сгорания в автомобильном двигателе. С 2005 года в странах Евросоюза установлен экологический стандарт Евро-5 для всех производимых транспортных средств. В России переход на стандарт Евро-4 осуществлен в 2015 году.

Зачем нужен катализатор

Каталитический нейтрализатор выхлопных газов – элемент выхлопной системы автомобиля, ответственный за нейтрализацию вредных для экологии продуктов сгорания бензина – углеводородов, окисей азота и углерода, сажи. В любой каталитический реакции обязательно присутствую активные реагенты. В автомобильном катализаторе нейтрализация вредных веществ осуществляется в мелкоячеистых порах, покрытых тонким слоем редкоземельных и благородных металлов – палладий, иридий, платина. Благодаря им несгоревшие вещества принудительно и практически бесследно дожигаются.

Принцип работы

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор действует следующим образом:

  • исходящие из цилиндров двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы заполняют покрытые платиной и палладием ячейки, размещенные в керамических блоках;
  • металлическое покрытие ячеек инициирует химическую реакцию, в результате которой происходит преобразование несгоревших углеводородов в водяной пар, а угарный газ превращается в углекислый;
  • проходя через покрытые родием ячейки, оксид азота распадается на нейтральный азот и кислород;
  • результат – из выхлопной трубы наружу поступают полностью очищенные от вредных компонентов газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то совместно с катализатором работает сажевый фильтр.

Устройство

Нейтрализатор всегда расположен после выпускного коллектора двигателя. В его состав входит:

  • изготовленный из металла корпус с патрубками на входе и выходе;
  • монолитный керамический блок, представляющий собой пористую структуру с многочисленными ячейками, обеспечивающими максимально большую площадь рабочей поверхности, с которой соприкасаются отработанные газы;
  • каталитический слой, состоящий из редкоземельного палладия, иридия и благородной платины, а в некоторых моделях и менее дорогостоящего золота;
  • теплоизоляционный металлический кожух, защищающий устройство от механических повреждений.


Катализатор предназначен для нейтрализации трех вредоносных компонентов выхлопных газов:

  • ядовитых окислов азота, которые участвуют в образовании смога, провоцируют кислотные дожди;
  • угарного газа, смертельно опасного для человеческого организма;
  • канцерогенных углеводородов.

Виды

В современных автомобилях производители устанавливают катализаторы различных типов и модификаций. Вне зависимости от устройства и используемых для нейтрализации вредных продуктов сгорания топлива, все они более или менее в равной степени обеспечивают соответствующую европейским нормам степень очистки.

В современных автомобилях используются катализаторы:

  • химические;
  • металлические;
  • керамические;
  • магнитно-стрикционные.

Металлические

Это дорогостоящие катализаторы, в процессе производства требуют сложного технологического оборудования. В результате устройство не подвержено механическим воздействиям, колебаниям температуры. Металлическая передняя часть блока может служить нагревательным элементом. Тонкие стенки несущего материала обеспечивают невысокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет использовать катализатор во всех разновидностях техники, в том числе повышенной мощности. Среди преимуществ – пониженный расход топлива и длительный срок эксплуатации.

Керамические катализаторы

Наиболее популярная сотовая конструкция, которая устанавливается на большинстве современных моделей автомобилей. Керамическая поверхность покрывается перечисленными выше благородными и редкоземельными металлами, которые активизируют свои каталитическое свойства под воздействием тепла. Срок службы керамического устройства в Европе не превышает 120 000 км. Это обстоятельство несколько смущает покупателей подержанных автомобилей. Но ввиду низкого качества бензина отечественного производства замену катализатора придется апроизвести после пробега максимум 80 000 км. Керамика – материал хрупкий и поэтому тряска наших дорог на ее целостности отражается самым негативным образом.

Сажевый фильтр

Если в бензиновом автомобиле используется каталитический нейтрализатор, то для очистки выхлопа дизеля устанавливается сажевый фильтр. Его задача – улавливание частиц сажи. Сажевый фильтр не имеет целью нейтрализацию вредных отходов в отработанных газах. В некоторых моделях авто производители устанавливают в сажевый фильтр дополнительные ячейки, предназначенный для улавливания содержащихся в газах вредных веществ.

Спортивный

Повышенная эффективность спортивного катализатора достигается за счет увеличенного слоя катализаторов. Напыления драгметаллов превосходит стандартные нейтрализаторы в 3-8 раз. В результате увеличивается его пропускная способность и срок эксплуатации. Спортивное устройство предназначено вовсе не для любителей экстремальной езды. Его можно установить и на дорогой спорткар, и на простой б/у автомобиль среднего класса.

Двухсторонние

Такие катализаторы предназначены для:

  • преобразования вредного для здоровья угарного газа в нейтральный углекислый газ;
  • окисления не полностью сгоревших углеводородов в воду и обычный углекислый газ.

Такие устройства нашли применение в дизельных двигателях.

Трехсторонние

Этот тип нейтрализатора решает следующие задачи:

  • разложение окиси азота на составляющие – чистый азот и кислород;
  • окисление угарного газа до углекислого газа;
  • преобразование несгоревших продуктов в углекислый газ и воду.

Что делать, если катализатор вышел из строя

Катализатор ремонту не подлежит. Любая попытка обмануть бортовой компьютер приведет к тому, что ваш автомобиль превысит допустимые в цивилизованных странах пределы содержания вредных веществ в выхлопных газах. Цивилизованное решение – сдать вышедшую из строя деталь в утиль и установить новую, обеспечивающую безопасность для окружающих.

Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе

Как правило все начинается банально просто - на панели автомобиля загорается значёк "Check Engine", делается диагностика, и вылазиет ошибка Р0420 или Р0430, что означает - не эффективная работа катализатора. В 99% случаев, это означает, что катализатор отработал своё и его пора менять. Что делать? Есть разные пути в том числе и всякого рода обманки и прошивки. Но Мы придерживаемся мнения, что не зачем уродовать автомобиль и всетаки поменять катализатор на новый, пусть и не оригинальный, тем более, что в настоящее время замена на качественный универсальный катализатор, по деньгам практически соизмерима с установкой пламегасителя вместо катализатора и прошивкой или обманкой.    

Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе?

Катализатор – один из самых дорогих элементов входящий в выхлопную систему автомобиля(стоимость которой достигает 13% стоимости автомобиля), назначение которого дожигание отработанной топливной выхлопной смеси посредством каталитических химических процессов, а именно окислять вредные соединения смеси до менее вредных выхлопов. Катализатор располагается, как правило, в приемной трубе(на коллекторе), но в некоторых выхлопных системах его положение бывает после приемной трубы.

Как работает катализатор в выпускной системе автомобиля?

Составные части катализатора – это стальной корпус, в котором располагается керамический цилиндр с множеством отверстий похожий на пчелиные соты. Каталитический нейтрализатор, так еще называют эту часть системы выхлопа, имеет покрытие на сотах в виде тонкого слоя платиноиридиевого сплава. Этот сплав и способствует окислению выхлопных газов при соприкосновении с его поверхностью. Соты добавляют большую площадь соприкосновения. При данной химической реакции выделяется тепло, которое способствует повышению температуры катализатора, при этом его работа становится еще эффективней. Концентрация выхода окисленных газов соответствует нормам ЕС.

Почему автокатализатор необходим автомобилям?

Автокатализатор – обязательный элемент каждой выхлопной системы автомобиля во всем мире. Потому, что экология планеты земля, мирового уровня важности. Кстати говоря, еще одно название у этого полезного элемента – каталитический конвертер. Конструктивность этой запчасти для выхлопной системы элементарна. Хотя цена катализатора иногда неоправданна, высока! А все потому, что в нем содержится драгметалы: соли платины, родия или палладия. И многие автовладельцы подержанных иномарок испытали это на собственном опыте. Ремонт катализатора дорогостоящая затея. Но современный автомобиль без катализатора просто не поедет как надо, из за сбившихса параметров подачи топлива, получается, замена автокатализаторапросто необходима? Несомнено ДА! Можно конечно вырезать его и поставить пламегаситель, можно бесконечно ездить с горящей лампочкой "Check-Engine", и не правильными параметрами работы двигателя и уродовать свой автомобиль. Но как показал опыт, в итоге дешевле поменять катализатор на новый, без вмешательства в электронику и ездить как и раньше. В настоящее время нашей компанией используются качественные универсальные катализаторы, установка которых будет дешевле в несколько раз оригинала, а по сроку службы превосходят многие установленные на заводе изотовителе. Сколько будет стоить замена катализатора? На этот вопрос могут ответить специалисты нашего центра установки "Мир глушителей". Обращайтесь к нам, и мы поможем сэкономить вам время и денежные средства!

 

Катализатор в автомобиле: проблемы, замена, демонтаж

Для чего нужен катализатор, и можно ли его вырезать?

В Европе обязанность оснащать все автомобили каталитическим конвертером (нейтрализатором выхлопных газов) появилась еще в середине 1990-х годов. Но, например, в США начали использовать катализаторы намного раньше, своевременно поняв, что с вредными веществами в выхлопных газах автотранспорта нужно что-то делать. В нашей же стране до конца 1990-х у автопроизводителей не было обязанности устанавливать катализаторы выхлопных газов. И только с появлением единых таможенных регламентов все начало меняться. В итоге сегодня на российском рынке практически все новые автомобили оснащены каталитическими нейтрализаторами. 

 

 

Правильное название этого компонента – каталитический нейтрализатор, потому что его работа основана на реакции веществ, содержащихся в выхлопных газах, с катализатором. Каталитические вещества в нейтрализаторе вредных веществ в выхлопной системе транспортного средства чаще всего являются драгоценными металлами. 

 

Для чего нужен катализатор?

Разумеется, для снижения вредности выхлопных газов, выделяемых двигателем внутреннего сгорания. Выхлопные газы включают в себя такие вредные для окружающей среды вещества, как углеводороды, оксиды азота, а также оксид углерода. Чтобы очистить дымовые газы, нужны соответствующие химические реакции, которые уменьшат количество этих соединений.

 

Лямбда-зонд (датчик кислорода) играет ключевую роль в работе этого устройства, которое обеспечивает правильный состав топливовоздушной смеси в процессе сгорания. В бензиновых двигателях используются трехфазные катализаторы (Трехмаршрутные катализаторы – TWC ), которые, помимо прочего, окисляют углеводороды до воды и углекислого газа и уменьшают количество оксидов азота в выхлопе. 

 

В свою очередь, в дизельных автомобилях также используются реакторы окисления. Они окисляют частицы окиси углерода и углеводороды. Благодаря работе на бедной смеси катализаторы, применяемые в дизельных двигателях, к сожалению, не могут одновременно снизить выбросы других вредных веществ. Поэтому используются другие устройства, такие как сажевые фильтры (DPF). 

 

Проблемы с катализаторами

В прошлом катализаторы выдерживали не очень долгий срок службы. Сейчас в современных автомобилях их срок службы может достигать 250-300 тысяч километров и даже больше. 

 

Что убивает катализатор раньше времени? Прежде всего это частое использование автомобиля на небольших расстояниях, когда двигатель не имеет возможности прогреться до рабочей температуры и работает на богатой смеси. В таких ситуациях остатки несгоревшего топлива достигают каталитического нейтрализатора, которые сгорают только при контакте с внутренней частью катализатора, называемой керамическим монолитом. К сожалению, такой процесс оказывает очень пагубное влияние на долговечность этого элемента.

 

Катализатор также может быть поврежден при въезде в глубокую лужу, когда он очень горячий, или если зацепить его об бордюр или ударить на неровной дороге.

 

Отказ каталитического нейтрализатора также может быть следствием неисправности системы зажигания двигателя. Вот почему так важно регулярно проверять, помимо прочего, состояние свечей зажигания. Дело в том, что отсутствие зажигания на одном из цилиндров двигателя заканчивается попаданием несгоревшего топлива в выхлопную систему машины, включая катализатор.

 

 

В том числе источником многих проблем может стать установка газового оборудования (особенно оборудования, использующего сжатый газ). Например, если газовое оборудование установлено неправильно или неправильно работает, катализатор автомобиля изнашивается быстрее. Так что фактически все, что связано с попаданием несгоревшего топлива в выхлопную систему, повреждает катализатор. 

 

Вырезать катализатор – хорошая или плохая идея?

С технической точки зрения катализатор не является необходимым устройством. Двигатель будет работать правильно и без него, а при вырезке старого нейтрализатора двигатель будет работать еще лучше. 

 

Но одной вырезкой не обойтись. Особенно когда речь идет о современных автомобилях, оснащенных несколькими лямбда-зондами (установленными до и после катализатора) экологическим классом не ниже Евро-3. После вырезки катализатора вам не просто придется вырезать катализатор, но и вмешаться в работу электроники. Например, необходимо установить так называемую электронную «обманку» лямбда-зондов. И чем новее автомобиль (значит, выше евростандарт экологического класса), тем больше сложностей после вырезки катализатора. Но инженеры-электронщики, которые занимаются демонтажем катализаторов, справляются с этим очень эффективно.

 

Главным плюсом вырезания катализатора является небольшой скачок мощности и крутящего момента двигателя. Также автомобиль с вырезанным нейтрализатором получит более приятный, но более громкий звук выхлопа. Но не переживайте, никаких проблем с выхлопной системой после демонтажа этого компонента не будет. Более того, вырезанный катализатор можно будет продать за немалые деньги из-за наличия в нем драгоценных металлов. Вбейте в поиск запрос «куплю катализатор» и вы будете удивлены, сколько контор занимаются скупкой старых катализаторов. Причем за приличные деньги. 

 

Однако в удалении каталитического нейтрализатора выхлопных газов есть не только преимущества. Например, вмешательство в электронику автомобиля в конечном итоге может вызвать некоторые проблемы в процессе сгорания топливной смеси. Также будьте готовы, что спустя время ваш автомобиль без катализатора может начать потреблять больше топлива. Правда, этот эффект появляется не на всех автомобилях. Но главное – без катализатора ваш автомобиль будет выбрасывать в окружающую среду больше вредных веществ. А вот как раз из-за этого у автовладельца могут быть проблемы с законодательством. 

Автомобиль, оснащенный катализатором на заводе, как правило, проходит перед началом продаж на рынке сертификацию, в рамках которой проверяются многие параметры безопасности и соответствие принятым в стране ГОСТам. В том числе производятся замеры вредных веществ в выхлопной системе, для того чтобы уровень СО2 соответствовал установленному в России экологическому классу. 

 

Вырезав катализатор, вы рискуете, что уровень вредных веществ в выхлопе не будет соответствовать установленным нормам. В этом случае автомобиль не сможет пройти легально техосмотр. Правда, в нашей стране, где техосмотр можно просто купить, это, наверное, не проблема. Да, в скором времени в нашей стране ужесточится порядок прохождения техосмотра. Но мы не думаем, что в ближайшие годы что-то изменится в лучшую сторону. Скорее всего, техосмотр по-прежнему можно будет купить в любом пункте техосмотра. Если же вы сторонник соблюдения законодательства и всегда проходите техосмотр, как требует закон, то, вырезав катализатор, рискуете не получить диагностическую карту в связи с превышением в выхлопе уровня вредных веществ. 

 

Есть ли другой способ заменить старый катализатор на новый и получить преимущества?

Конечно. Например, можно купить не оригинальный заводской катализатор, а универсальный или спортивный нейтрализатор выхлопных газов, которые для многих моделей автомобилей стоят гораздо меньше некоторых оригинальных катализаторов. 

 

Некоторые могут быть удивлены сочетанием слов  «катализатор» и «спорт», потому что хорошо известно, что катализатор со спортом имеет мало общего. Но это мнение дилетантов и любителей уличных гонок. В реальном автоспорте все спорткары также должны соответствовать действующему законодательству, а поэтому должны быть оснащены катализатором. Даже автомобили WRC, которые обычно не имеют ничего общего с обычными дорожными транспортными средствами, имеют катализаторы. 

 

Мнение эксперта:

 

Артем Беркутов, эксперт компании по ремонту выхлопных систем AutoExx:

– Одна из более дешевых альтернатив оригинальному катализатору – это покупка универсального каталитического нейтрализатора. Правда, есть риски. Неоригинальный катализатор должен идеально подходить к выхлопной системе вашего автомобиля. К сожалению, установить неоригинальный катализатор не всегда возможно. Причем даже если размеры катализатора могут быть одинаковыми, он может не подойти, например, из-за неточных размеров (диаметров) труб выхлопной системы. Также не стоит забывать, что установка неоригинального катализатора может лишить автовладельца заводской гарантии. 

 

Также нужно помнить, что датчики контроля расхода газа (датчики кислорода), которые идеально работали с оригинальным катализатором, могут начать неправильно функционировать в неоригинальном нейтрализаторе. Например, это может быть из-за различия в емкости аналогового катализатора. Также дополнительные проблемы могут появиться в двигателях с турбонаддувом.

Ну и, наконец, каталитический нейтрализатор должен соответствовать евростандартам выбросов (экологический класс), установленным для вашего автомобиля, а также иметь работающие лямбда-зонды, установленные  в тех же местах, которые предусмотрены автопроизводителем. Если мы примем во внимание все условия, которые должны быть выполнены при установке неоригинального катализатора, чтобы процесс очистки выхлопных газов проходил правильно, возникает вопрос: не лучше ли заплатить больше, чтобы купить оригинальный катализатор, вместо приобретения аналогового компонента, с которым может быть куча проблем?

 

 

Однако, если расходы на покупку нового катализатора для вас неприемлемы, у вас два варианта: вырезать катализатор, установив вместо него простую трубу, заглушку и т. п., с оснащением выхлопной системы обманкой лямбда-зондов, или приобрести неоригинальный нейтрализатор. В этом случае без квалифицированной помощи вам не обойтись. Обратитесь к специалисту, который посоветует вам и расскажет, есть ли смысл вырезать или покупать неоригинальный катализатор для вашего автомобиля.

Удалять или оставлять катализатор

Специалисты компании «Авангард Авто» на этот раз разбираются в аспектах вопроса о такой популярной ныне услуге, как удаление катализатора. Статей по данной теме приведено большое количество, но мы решили в своей статье наиболее подробно разобрать этот вопрос, основываясь на личный опыт.

Катализатор или каталитический нейтрализатор – часть выхлопной системы автомобиля, которая служит только для одной цели – снижение вредных веществ в выхлопе.

Устройство катализатора автомобиля простое. Он представляет собой трубку, состоящую из мелких керамических или металлических «сот». Стенки ячеек покрыты активной смесью, которая и взаимодействует с выхлопами. Проходя через трубку, воздух очищается, и из выхлопной трубы в атмосферу поступает гораздо меньше токсичных веществ.

Если катализатор оплавился или забился, то отработанные газы не могут через него нормально пройти, а это означает, что часть возвращается обратно в камеру сгорания и делает вновь поступившую горючую смесь менее эффективной. Таким образом, мотор душит сам себя.

Катализатор нужно менять довольно часто – каждые 100-150 тысяч км пробега. Именно за это время он успевает полностью исчерпать свой ресурс. Дело в том, что в нем идет химическая реакция, которая связывает определенные соединения из выхлопных газов. Как только активные реагенты заканчиваются, устройство становится бесполезным.

Но кроме этого, есть несколько причин, по которым каталитический нейтрализатор нужно будет заменить, не дожидаясь указанного пробега. Ускоренный износ устройства возможен при таких условиях:

  • Регулярная езда по очень плохим дорогам. Постоянная тряска по камням, ухабам и неровным грунтовкам может приводить к тому, что керамические ячейки просто разбиваются и перестают выполнять свою функцию.
  • Привычка постоянно резко вдавливать педаль газа в пол. В такой ситуации топливная смесь не успевает полностью сгорать, ее остатки также постепенно закупоривают «соты» нейтрализатора.
  • Неполадки в двигателе. Если в самом моторе или системе зажигания есть проблемы, недогоревшее топливо и масло могут попадать в катализатор, забивая мелкие ячейки.
  • Некачественное топливо или различные зимние добавки. В них содержатся примеси свинца и других тяжелых металлов, что сокращает срок жизни очистителя выхлопных газов.
  • Постоянные пробки. Пока авто стоит в заторе, его двигатель все равно работает, соответственно, идет и выхлоп отработанного газа. Ресурс катализатора расходуется быстрее рекомендованного пробега.

Чаще всего катализаторы стоят на авто, которые уже оснащены электронной системой распознавания неполадок. Поэтому при возникновении проблем с катализатором на панели загорится «Check Engine». К тому же, производители встраивают специальные кислородные датчики. Если выхлопные газы перестают очищаться, некоторые машины автоматически перестают запускаться.

Кроме этого, есть еще несколько признаков, по которым можно понять, что нейтрализатор выхлопных газов пора менять. В первую очередь, снизится мощность мотора, машина начнет хуже разгоняться. Появятся проблемы с запуском двигателя «на холодную» и повысится расход топлива. Также может появиться грохот во время старта авто. Все это происходит из-за того, что выхлопные газы не могут нормально выйти через забитую сетку и возвращаются назад в камеру сгорания – двигатель «задыхается».

Удалить и заменить неисправную деталь обязательно нужно после того, как нейтрализатор выхлопных газов исчерпал свой ресурс. Это делается либо после определенного пробега, либо если уже наблюдаются явные признаки его неисправности. Если этого не сделать, авто начнет сильнее расходовать топливо, хуже стартовать и разгоняться, а некоторые модели и вовсе перестанут заводиться. Самый простой выход – просто купить новый катализатор и установить его вместо отработавшего. Но такая деталь стоит дорого из-за содержащихся в ней драгоценных металлов.

Но как быть дальше? Скорее всего, вариант с покупкой новой детали на замену вам не подходит: новый катализатор стоит дорого, но при этом нет никаких гарантий, что он не выйдет из строя также быстро. Учитывая, что в некоторых автомобилях производители устанавливают несколько катализаторов, замена обойдется в круглую сумму, которая сопоставима со стоимостью подержанного автомобиля. Поэтому многие владельцы машин просто ставят обманки и используют пламегасители.

Плюсы и минусы удаления катализатора

Для владельцев машин преимуществ в удалении каталитического нейтрализатора выхлопных газов несколько:

  • не нужно покупать и регулярно менять недолговечную дорогую деталь;
  • возрастает мощность двигателя;
  • снижается расход топлива;
  • уменьшается чувствительность к качеству топлива;
  • мотор не «задыхается» из-за ухудшения отвода выхлопных газов.

Но несмотря на все достоинства удаления катализатора, у этой процедуры есть и ряд недостатков. В первую очередь, ухудшается состав выхлопа, и как результат – более разрушительное действие автомобиля на окружающую среду. А если по какой-то причине выхлопные газы попадают в салон, там может ощущаться неприятный запах.

Если катализатор удален некорректно или же неправильно установлен пламегаситель, на приборной панели могут постоянно гореть сообщения о неисправности двигателя. Кроме того, возникают сложности с техосмотром, а также может появиться неприятный дребезжащий звук во время езды.

В завершении подытожим, что удалять или нет катализатор на вашем автомобиле — дело личное, но если вы решились на данную процедуру, но выбирать для этих работ необходимо сертифицированный автосервис, где специалисты дадут гарантию на выполненные работы, так как нередки случаи, когда автомобиль после удаления ведет себя непривычно, могут появляться ошибки на приборной панели. В таком случае обратиться за устранением этих неполадок можно по гарантии, не доказывая с пеной у рта, что вы уже были здесь и неполадка является следствием некачественной работы.

Что делает катализатор в химической реакции?

Когда вы используете стиральный порошок, чтобы избавиться от пятна на рубашке, вы видите катализатор в действии во время химической реакции. Моющие средства содержат ферменты, которые являются катализаторами, разрушающими грязь и другие пятна на одежде. Хотя они помогают очистить любимую одежду людей, они не единственные примеры мощных катализаторов.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Катализатор ускоряет химическую реакцию.Катализатор остается неизменным после реакции.

Влияние катализатора на химическую реакцию

Катализатор влияет на химическую реакцию, ускоряя ее. Он также предлагает альтернативный способ возникновения реакции, который снижает количество необходимой энергии. Для начала реакции требуется энергия активации, и катализаторы могут помочь. Однако катализаторы выживают в реакциях без изменений.

Двусторонние катализаторы влияют на химическую реакцию

Катализаторы влияют на химические реакции двумя основными способами: путем снижения энергии активации или путем изменения протекания реакции.Они могут снизить энергию переходного состояния, поэтому общая энергия активации, необходимая для реакции, уменьшается, или они могут изменять механизмы реакции и, таким образом, изменять переходное состояние.

Катализаторы выполняют свою работу по-разному. Один из вариантов состоит в том, чтобы эти вещества позволяли молекулам реагента разорвать свои связи и образовать новые с катализаторами. Эти связи непостоянны, поэтому катализаторы могут выдерживать реакции без изменений. Другой способ работы катализаторов - изменение конфигурации реагентов и ослабление их связей.

Примеры катализаторов в химических реакциях

Два типа катализаторов - гомогенные и гетерогенные. Гомогенные катализаторы существуют в той же фазе, что и реагенты химической реакции. Например, если реагентами являются газы, то катализатор также является газом. Гетерогенные катализаторы находятся в другой фазе, чем реагенты. Например, реагенты могут быть твердыми, а катализатор - жидким.

Ферменты - типичный пример биологического катализатора.Эти белки могут складываться по-разному, чтобы способствовать реакциям путем связывания реагентов. Катализаторы могут помочь гидролизу сахарозы или столового сахара. Инвертаза - это фермент, который помогает расщеплять сахарозу: сахароза + h3O дает глюкозу + фруктозу.

Каталитические нейтрализаторы в автомобилях - еще один распространенный пример того, как работают катализаторы. Катализаторы внутри конвертеров, как правило, представляют собой драгоценные металлы, такие как платина или родий. Газы попадают в конвертер и контактируют с катализаторами. Затем вредные загрязнители вступают в реакцию с металлами и становятся менее токсичными.

Катализатор

Катализатор - это вещество, которое ускоряет скорость химической реакции, но не расходуется в ходе реакции. Катализатор появится на стадиях механизма реакции, но не появится в общей химической реакции (поскольку он не является реагентом или продуктом). Как правило, катализаторы существенно изменяют механизм реакции, так что новые барьеры вдоль координаты реакции значительно ниже.При понижении энергии активации константа скорости значительно увеличивается (при той же температуре) по сравнению с некаталитической реакцией.

В мире существует множество типов катализаторов. Многие реакции катализируются на поверхности металлов. В биохимии огромное количество реакций катализируется ферментами. Катализаторы могут находиться либо в той же фазе, что и химические реагенты, либо в отдельной фазе.

Катализаторы в одной и той же фазе называются гомогенными катализаторами, а катализаторы в разных фазах - гетерогенными катализаторами.

Например, если у нас есть металлическая Pt в качестве катализатора реакции газообразного водорода и газообразного этена, тогда Pt является гетерогенным катализатором. Однако фермент в растворе, катализирующий биохимическую реакцию в растворе, является гомогенным катализатором.

Еще одна важная идея о катализаторах - их селективность. То есть катализатор не просто ускоряет все реакции, а только очень конкретную реакцию. Это ключ ко многим химическим превращениям.Когда вы хотите выполнить конкретное химическое изменение, вы ищете катализатор, который ускорит эту конкретную реакцию, но не ускорит другие. В этом отношении замечательны ферменты. Живые биологические системы требуют множества специфических химических превращений, и каждый из них катализирует уникальный фермент.


Типы катализаторов

Катализаторы могут находиться либо в той же фазе, что и химические реагенты, либо в отдельной фазе.

Катализаторы в одной фазе называются гомогенными катализаторами, а катализаторы в разных фазах - гетерогенными катализаторами.

Например, если у нас есть металлическая Pt в качестве катализатора реакции газообразного водорода и газообразного этена, тогда Pt является гетерогенным катализатором. Однако фермент в растворе, катализирующий биохимическую реакцию в растворе, является гомогенным катализатором.


Влияние катализаторов

Эффект катализатора заключается в том, что он снижает энергию активации реакции.

Обычно это происходит потому, что катализатор изменяет способ протекания реакции (механизм).Мы можем визуализировать это для простой координаты реакции следующим образом.

В более общем смысле катализируемая реакция может иметь ряд новых барьеров и промежуточных продуктов. Однако самый высокий барьер теперь будет значительно ниже, чем предыдущий самый большой барьер. Например, ниже приведен пример пути реакции, который показывает каталитическую и некаталитическую реакцию. Путь с катализатором теперь состоит из двух ступеней и промежуточных частиц. Однако барьеры для обеих стадий намного ниже, чем в некаталитической реакции.


Как работают катализаторы?

Многие катализаторы работают одинаково. Они дают возможность молекулам реагента разорвать связи и затем образовать временные связи с катализатором. Это означает, что катализатор должен быть в некоторой степени реактивным, но не слишком реактивным (поскольку мы не хотим, чтобы эти связи были постоянными). Например, металлическая Pt служит катализатором многих реакций с участием газообразного водорода или газообразного кислорода. Это связано с тем, что поверхность Pt позволяет H 2 или O 2 разорвать свои связи, а затем образовать атомные частицы, которые «связаны» с Pt.Однако эти новые связи могут быть достаточно слабыми, чтобы атомные частицы могли затем вступить в реакцию с другими молекулами и покинуть поверхность. Таким образом, после реакции металл Pt возвращается в свое первоначальное состояние.

Например, на рисунке ниже изображена реакция этена и газообразного водорода. + (водн.) \; + \; O_2 (g)} & {\ rm Шаг \; 2} \\ {\ rm Mn (OH) _2 (aq) \; + \; H_2O_2 (l)} \; & \правая стрелка & \; {\ rm MnO_2 (s) \; + 2H_2O (l)} & {\ rm Шаг \; 3} \ end {array} \]

Таким образом, в чистой реакции нет изменений в MnO 2. Однако во время реакции он превращается в Mn 2+ , а также в Mn (OH) 2 . Катализатор может быть идентифицирован таким образом в механизме реакции, поскольку он сначала появляется в «реагентах», но затем подвергается риформингу. позже в реакции.

Катализаторы также могут функционировать, «удерживая» молекулы в определенных конфигурациях, одновременно ослабляя некоторые конкретные связи. Это позволяет катализатору существенно «помогать» химическим процессам, располагая реакции в благоприятных геометрических формах, а также ослабляя связи, которые необходимо разорвать по координате реакции.


Ферменты

Ферменты - биологические катализаторы. Это белки, которые складываются в определенные конформации, чтобы ускорить определенные химические реакции. Для биохимических реакций реагент обычно называют субстратом. Субстрат превращается в продукт. Механизмы многих ферментов очень похожи. Субстрат (ы) и фермент связываются в комплекс. Физическое местоположение на ферменте, в котором связывается субстрат, называется «активным центром».После связывания этот комплекс может ослабить определенные связи в субстрате, что приведет к химическому взаимодействию с образованием продукта. Продукт слабо связан с субстратом, так что теперь он диссоциирует, и фермент может свободно связываться с другой молекулой субстрата.

Активные центры ферментов могут быть очень специфичными, так что фермент будет катализировать только очень специфическую реакцию для очень специфической молекулы. Обычно существует равновесие между связанным комплексом и свободным субстратом и ферментом, так что связывание может быть обратимым.Напротив, как только продукт образуется, обратная реакция обычно никогда не происходит.

Субстрат + фермент ↔ Комплекс → Продукт.

Активность многих ферментов может быть заблокирована молекулами, имитирующими субстрат, но не участвующими в химии. Затем эти молекулы эффективно «выключают» фермент, блокируя активный сайт и предотвращая связывание субстрата. Так действуют многие фармацевтические препараты. Такие молекулы обычно называют ингибиторами, поскольку они подавляют активность фермента.

Объяснитель: Что такое катализатор?

энергия активации (в химии) Минимальная энергия, необходимая для протекания определенной химической реакции.

атом Основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, которое содержит положительно заряженные протоны и нейтрально заряженные нейтроны. Ядро вращается вокруг облака отрицательно заряженных электронов.

связь (в химии) Полупостоянное соединение между атомами - или группами атомов - в молекуле.Он образован силой притяжения между участвующими атомами. После соединения атомы будут работать как единое целое. Чтобы разделить составляющие атомы, молекуле необходимо подвести энергию в виде тепла или какого-либо другого типа излучения.

углерод Химический элемент с атомным номером 6. Он является физической основой всего живого на Земле. Углерод существует в свободном виде в виде графита и алмаза. Это важная часть угля, известняка и нефти, и она способна химически самосвязываться с образованием огромного количества химически, биологически и коммерчески важных молекул.

катализатор Вещество, которое помогает химической реакции протекать быстрее. Примеры включают ферменты и элементы, такие как платина и иридий.

каталитический нейтрализатор Устройство из керамических структур сотовой формы, которое устанавливается на выхлопную трубу транспортного средства. Проходя через него выхлопные газы, они сталкиваются с двумя разными типами катализаторов, каждый из которых может вызвать различный тип химической реакции. Один или несколько металлов, обычно платина, родий, палладий, а иногда даже золото, покрывают внутреннюю часть системы.Все стенки сотовой структуры устройства значительно увеличивают площадь покрытых катализатором поверхностей, которые теперь могут вступать в реакцию с выхлопными газами. Когда газы из двигателя попадают на эти покрытые металлом поверхности, они разрушают загрязняющие вещества, превращая их в менее вредные материалы. Датчик в преобразователе также измеряет количество кислорода в выхлопных газах. Если он находит слишком много, он приказывает компьютеру отрегулировать соотношение воздух-топливо в двигателе, чтобы он горел более чисто.

химический Вещество, образованное двумя или более атомами, которые объединяются (становятся связанными вместе) в фиксированной пропорции и структуре.Например, вода - это химическое вещество, состоящее из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Его химический символ - H 2 O. Химический также может быть прилагательным, описывающим свойства материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

химические связи Силы притяжения между атомами, достаточно сильные, чтобы связанные элементы функционировали как единое целое. Некоторые силы притяжения слабые, некоторые очень сильные.Кажется, что все связи связывают атомы посредством совместного использования или попытки совместного использования электронов.

химическая реакция Процесс, который включает перегруппировку молекул или структуры вещества в противоположность изменению физической формы (например, от твердого тела к газу).

электричество Поток заряда, обычно возникающий в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

двигатель Машина, предназначенная для преобразования энергии в полезное механическое движение.Иногда двигатель называют мотором.

ферменты Молекулы, производимые живыми существами для ускорения химических реакций.

выхлоп (в машиностроении) Газы и мелкие частицы, выбрасываемые - часто с высокой скоростью и / или давлением - в результате сгорания (горения) или нагревания воздуха. Выхлопные газы обычно представляют собой отходы.

топливный элемент Устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую.Наиболее распространенным топливом является водород, который в качестве побочного продукта выделяет только водяной пар.

генетический Имеет отношение к хромосомам, ДНК и генам, содержащимся в ДНК. Область науки, имеющая дело с этими биологическими инструкциями, известна как генетика. Люди, работающие в этой области, - генетики.

водород Самый легкий элемент во Вселенной. Как газ, он бесцветен, не имеет запаха и легко воспламеняется. Это неотъемлемая часть многих видов топлива, жиров и химикатов, из которых состоят живые ткани.

иридий Обнаружен в 1803 году, его название происходит от латинского слова «радуга». Это твердый, хрупкий и устойчивый к коррозии металл из семейства платиновых. Немного желтоватый, этот элемент в основном используется в качестве отвердителя для платины. Действительно, его температура плавления составляет более 2400 ° по Цельсию (4350 ° по Фаренгейту). Атомный номер элемента 77.

производство Изготовление вещей, обычно в больших масштабах.

металл Что-то, что хорошо проводит электричество, имеет тенденцию быть блестящим (отражающим) и податливым (что означает, что его можно изменить с помощью тепла, а не слишком большой силы или давления).

молекула Электрически нейтральная группа атомов, представляющая минимально возможное количество химического соединения. Молекулы могут состоять из атомов одного или разных типов. Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O 2 ), а вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H 2 O).

питательное вещество Витамин, минерал, жир, углевод или белок, который растению, животному или другому организму требуется как часть его пищи для выживания.

кислород Газ, составляющий около 21 процента атмосферы. Все животные и многие микроорганизмы нуждаются в кислороде для поддержания своего метаболизма.

палладий Мягкий, пластичный, стально-белый, устойчивый к потускнению металлический элемент, встречающийся в естественных условиях с платиной, особенно в золотых, никелевых и медных рудах.

нефть Густая легковоспламеняющаяся жидкая смесь углеводородов. Нефть - это ископаемое топливо, которое в основном находится под поверхностью Земли.Это источник химикатов, используемых для производства бензина, смазочных масел, пластмасс и многих других продуктов.

пластик Любой из ряда легко деформируемых материалов; или синтетические материалы, которые были изготовлены из полимеров (длинных цепочек некоторых строительных блоков), которые имеют тенденцию быть легкими, недорогими и устойчивыми к разложению.

платина Природный серебристо-белый металлический элемент, который остается стабильным (не корродирует) на воздухе.Он используется в ювелирных изделиях, электронике, химической обработке и некоторых зубных коронках.

загрязнитель Вещество, которое портит что-либо - например, воздух, воду, наши тела или продукты. Некоторые загрязнители представляют собой химические вещества, например пестициды. Другие могут быть излучением, включая избыточное тепло или свет. Даже сорняки и другие инвазивные виды могут считаться типом биологического загрязнения.

Эффект катализатора

Цель обучения
  • Оценить влияние катализатора на химическое равновесие

Ключевые моменты
    • Катализаторы - это соединения, которые ускоряют скорость реакции.
    • Катализаторы ускоряют реакции за счет снижения энергии ограничивающего скорость переходного состояния.
    • Катализаторы не влияют на состояние равновесия реакции.

Срок
  • переходное состояние Промежуточное состояние в химической реакции, которое имеет более высокую свободную энергию, чем оба реагента и продукты.

Влияние катализатора на равновесие

Реакции могут быть ускорены добавлением катализатора, включая обратимые реакции, включающие конечное состояние равновесия.Напомним, что для обратимой реакции состояние равновесия - это такое, в котором скорости прямой и обратной реакции равны. В присутствии катализатора скорость как прямой, так и обратной реакции будет увеличиваться одинаково, что позволяет системе быстрее достичь равновесия. Однако очень важно иметь в виду, что добавление катализатора не оказывает никакого влияния на конечное равновесное положение реакции. Он просто добирается туда быстрее.

Напомним, что катализаторы - это соединения, которые ускоряют протекание реакции, но не расходуются.Общие примеры катализаторов включают кислотные катализаторы и ферменты. Катализаторы позволяют реакциям протекать быстрее через переходное состояние с более низкой энергией. За счет снижения энергии переходного состояния, которое является этапом ограничения скорости, катализаторы уменьшают требуемую энергию активации, чтобы позволить реакции протекать, и, в случае обратимой реакции, быстрее достигают равновесия.

Катализ Катализатор ускоряет реакцию за счет снижения энергии активации, необходимой для протекания реакции.

Повторюсь, катализаторы не влияют на состояние равновесия реакции. В присутствии катализатора те же количества реагентов и продуктов будут присутствовать в равновесии, как и в некаталитической реакции. С точки зрения химии, катализаторы влияют на кинетику, но не на термодинамику реакции. Если бы добавление катализаторов могло изменить равновесное состояние реакции, это нарушило бы второе правило термодинамики; мы получили бы «что-то даром», что физически невозможно.

Interactive: Catalysis Модель содержит реагенты, которые образуют реакцию: A₂ + B₂ -> 2 AB. В этом случае модель настроена так, что энергия активации высока. Попробуйте провести реакцию с катализатором или без него, чтобы увидеть влияние катализаторов на химические реакции. 1. Запустите модель, чтобы увидеть, что происходит без катализатора. 2. Приостановите модель. 3. Добавьте несколько (3-4) атомов катализатора в контейнер, нажав кнопку. 4. Снова запустите модель и посмотрите, как катализатор влияет на реакцию.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

14.7: Катализ - Химия LibreTexts

Цели обучения

  • Чтобы понять, как катализаторы увеличивают скорость реакции и селективность химических реакций.

Катализаторы - это вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, но не расходуются в процессе.Катализатор, следовательно, не входит в общую стехиометрию реакции, которую он катализирует, но он должен появляться по крайней мере в одной из элементарных реакций в механизме катализированной реакции. Катализированный путь имеет более низкое значение E a , но чистое изменение энергии, возникающее в результате реакции (разница между энергией реагентов и энергией продуктов), не зависит от присутствия катализатора ( Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Тем не менее, из-за более низкого значения E a скорость реакции катализированной реакции выше, чем скорость реакции некаталитической реакции при той же температуре.Поскольку катализатор уменьшает высоту энергетического барьера, его присутствие увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции на одинаковую величину. В этом разделе мы рассмотрим три основных класса катализаторов: гетерогенные катализаторы, гомогенные катализаторы и ферменты.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Снижение энергии активации реакции катализатором. На этом графике сравниваются диаграммы потенциальной энергии для одностадийной реакции в присутствии и в отсутствие катализатора.Единственный эффект катализатора - снижение энергии активации реакции. Катализатор не влияет на энергию реагентов или продуктов (и, следовательно, не влияет на ΔE). (CC BY-NC-SA; анонимно)

Катализатор влияет на E a , а не на Δ E .

Гетерогенный катализ

В гетерогенном катализе катализатор находится в фазе, отличной от фазы реагентов. По крайней мере, один из реагентов взаимодействует с твердой поверхностью в физическом процессе, называемом адсорбцией, таким образом, что химическая связь в реагенте становится слабой, а затем разрывается.Яды - это вещества, которые необратимо связываются с катализаторами, предотвращая адсорбцию реагентов и, таким образом, снижая или разрушая эффективность катализатора.

Примером гетерогенного катализа является взаимодействие газообразного водорода с поверхностью металла, такого как Ni, Pd или Pt. Как показано в части (а) на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), водородно-водородные связи разрываются и образуют отдельные адсорбированные атомы водорода на поверхности металла. Поскольку адсорбированные атомы могут перемещаться по поверхности, два атома водорода могут сталкиваться и образовывать молекулу газообразного водорода, которая затем может покинуть поверхность в обратном процессе, называемом десорбцией.Адсорбированные атомы H на поверхности металла значительно более активны, чем молекула водорода. Поскольку относительно прочная связь H – H (энергия диссоциации = 432 кДж / моль) уже разорвана, энергетический барьер для большинства реакций H 2 на поверхности катализатора существенно ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Гидрирование этилена на гетерогенном катализаторе. Когда молекула водорода адсорбируется на поверхности катализатора, связь H – H разрывается, и образуются новые связи M – H. Отдельные атомы H более реакционноспособны, чем газообразный H 2 .Когда молекула этилена взаимодействует с поверхностью катализатора, она вступает в реакцию с атомами H в ступенчатом процессе с образованием этана, который высвобождается. (CC BY-NC-SA; анонимно)

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показан процесс, называемый гидрогенизацией , в котором атомы водорода добавляются к двойной связи алкена, такого как этилен, для получения продукт, содержащий одинарные связи C – C, в данном случае этан. Гидрирование используется в пищевой промышленности для преобразования растительных масел, которые состоят из длинных цепочек алкенов, в более коммерчески ценные твердые производные, содержащие алкильные цепи.Гидрирование некоторых двойных связей в полиненасыщенных растительных маслах, например, дает маргарин, продукт с температурой плавления, текстурой и другими физическими свойствами, аналогичными маслам.

Несколько важных примеров промышленных гетерогенных каталитических реакций приведены в Таблице \ (\ PageIndex {1} \). Хотя механизмы этих реакций значительно сложнее описанной здесь простой реакции гидрирования, все они включают адсорбцию реагентов на твердой каталитической поверхности, химическую реакцию адсорбированных частиц (иногда через ряд промежуточных частиц) и, наконец, десорбцию. изделий с поверхности.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Некоторые коммерчески важные реакции с использованием гетерогенных катализаторов
Коммерческий процесс Катализатор Начальная реакция Конечный коммерческий продукт
контактный процесс V 2 O 5 или Pt 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 H 2 SO 4
Процесс Хабера Fe, K 2 O, Al 2 O 3 N 2 + 3H 2 → 2NH 3 NH 3
процесс Оствальда Pt и Rh 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O HNO 3
реакция конверсии вода-газ Fe, Cr 2 O 3 или Cu CO + H 2 O → CO 2 + H 2 H 2 для NH 3 , CH 3 OH и других видов топлива
паровой риформинг Ni CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 H 2
синтез метанола ZnO и Cr 2 O 3 CO + 2H 2 → CH 3 OH СН 3 ОН
Процесс Sohio фосфомолибдат висмута \ (\ mathrm {CH} _2 \ textrm {= CHCH} _3 + \ mathrm {NH_3} + \ mathrm {\ frac {3} {2} O_2} \ rightarrow \ mathrm {CH_2} \ textrm {= CHCN} + \ mathrm {3H_2O} \) \ (\ underset {\ textrm {акрилонитрил}} {\ mathrm {CH_2} \ textrm {= CHCN}} \)
каталитическое гидрирование Ni, Pd или Pt RCH = CHR ′ + h3 → RCH 2 -CH 2 R ′ частично гидрогенизированные масла для маргарина и т. Д.

Гомогенный катализ

В гомогенном катализаторе катализатор находится в той же фазе, что и реагент (ы).Количество столкновений между реагентами и катализатором максимально, поскольку катализатор равномерно диспергирован по всей реакционной смеси. Многие гомогенные катализаторы в промышленности представляют собой соединения переходных металлов (Таблица \ (\ PageIndex {2} \)), но извлечение этих дорогостоящих катализаторов из раствора было серьезной проблемой. В качестве дополнительного барьера к их широкому коммерческому использованию многие гомогенные катализаторы можно использовать только при относительно низких температурах, и даже в этом случае они имеют тенденцию медленно разлагаться в растворе.Несмотря на эти проблемы, в последние годы был разработан ряд коммерчески жизнеспособных процессов. Полиэтилен высокой плотности и полипропилен производятся методом гомогенного катализа.

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): Некоторые коммерчески важные реакции с использованием гомогенных катализаторов
Коммерческий процесс Катализатор Реагенты Конечный продукт
Union Carbide [Rh (CO) 2 I 2 ] - CO + CH 3 OH CH 3 CO 2 H
гидропероксидный процесс Комплексы Mo (VI) CH 3 CH = CH 2 + R – O – O – H
гидроформилирование Rh / PR 3 Комплексы RCH = CH 2 + CO + H 2 RCH 2 CH 2 CHO
адипонитрил процесс Ni / PR 3 Комплексы 2HCN + CH 2 = CHCH = CH 2 NCCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CN, используемый для синтеза нейлона
полимеризация олефинов (RC 5 H 5 ) 2 ZrCl 2 CH 2 = CH 2 - (CH 2 CH 2 -) n : полиэтилен высокой плотности

Ферменты

Ферменты, катализаторы, встречающиеся в природе в живых организмах, представляют собой почти все белковые молекулы с типичной молекулярной массой 20 000–100 000 а.е.м.Некоторые из них представляют собой гомогенные катализаторы, которые вступают в реакцию в водном растворе в клеточном отделении организма. Другие представляют собой гетерогенные катализаторы, встроенные в мембраны, которые отделяют клетки и клеточные компартменты от их окружения. Реагент в реакции, катализируемой ферментами, называется субстратом .

Поскольку ферменты могут увеличивать скорость реакции в огромных количествах (до 10 17 раз по сравнению с некатализируемой скоростью) и имеют тенденцию быть очень специфичными, обычно производя только один продукт с количественным выходом, они являются предметом активных исследований.В то же время ферменты обычно дороги в получении, они часто перестают функционировать при температурах выше 37 ° C, имеют ограниченную стабильность в растворе и обладают такой высокой специфичностью, что ограничиваются превращением одного конкретного набора реагентов в один конкретный продукт. . Это означает, что для химически подобных реакций необходимо разрабатывать отдельные процессы с использованием разных ферментов, что отнимает много времени и является дорогостоящим. К настоящему времени ферменты нашли лишь ограниченное промышленное применение, хотя они используются в качестве ингредиентов в моющих средствах для стирки, средствах для чистки контактных линз и размягчителях мяса.Ферменты в этих приложениях, как правило, представляют собой протеазы, которые способны расщеплять амидные связи, удерживающие вместе аминокислоты в белках. Например, размягчители мяса содержат протеазу под названием папаин, которую выделяют из сока папайи. Он расщепляет некоторые длинные волокнистые белковые молекулы, которые делают недорогие нарезы говядины жесткими, в результате чего получается более нежный кусок мяса. Некоторые насекомые, такие как жук-бомбадир, несут фермент, способный катализировать разложение перекиси водорода до воды (рис. \ (\ PageIndex {3} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): механизм каталитической защиты. Обжигающий спрей с неприятным запахом, излучаемый этим жуком-бомбардиром, образуется в результате каталитического разложения \ (\ ce {h3O2} \).

Ингибиторы ферментов вызывают снижение скорости реакции, катализируемой ферментами, путем связывания с определенной частью фермента и, таким образом, замедления или предотвращения реакции. Поэтому необратимые ингибиторы являются эквивалентом ядов в гетерогенном катализе. Одним из старейших и наиболее широко используемых коммерческих ингибиторов ферментов является аспирин, который избирательно подавляет один из ферментов, участвующих в синтезе молекул, вызывающих воспаление.Создание и синтез родственных молекул, более эффективных, более селективных и менее токсичных, чем аспирин, являются важными задачами биомедицинских исследований.

Сводка

Катализаторы участвуют в химической реакции и увеличивают ее скорость. Они не входят в общее уравнение реакции и не расходуются в ходе реакции. Катализаторы позволяют реакции протекать по пути, который имеет более низкую энергию активации, чем некаталитическая реакция. При гетерогенном катализе катализаторы обеспечивают поверхность, с которой реагенты связываются в процессе адсорбции.При гомогенном катализе катализаторы находятся в той же фазе, что и реагенты. Ферменты - это биологические катализаторы, которые приводят к значительному увеличению скорости реакции и имеют тенденцию быть специфичными для определенных реагентов и продуктов. Реагент в реакции, катализируемой ферментами, называется субстратом. Ингибиторы ферментов вызывают снижение скорости реакции, катализируемой ферментами.

Влияние катализатора на скорость реакции

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Важность энергии активации
  2. Участники и авторства

На этой странице объясняется, как добавление катализатора влияет на скорость реакции.Предполагается, что вы знакомы с основными концепциями теории столкновений скоростей реакций и с распределением Максвелла-Больцмана молекулярных энергий в газе. Катализатор - это вещество, которое ускоряет реакцию, но в ее конце химически не изменяется. По окончании реакции масса катализатора такая же, как и в начале. Несколько примеров катализируемых реакций и соответствующих им катализаторов приведены ниже:

реакция катализатор
Разложение пероксида водорода оксид марганца (IV), MnO 2
Нитрование бензола концентрированная серная кислота
Производство аммиака по методу Габера утюг
Превращение SO 2 в SO 3 во время контактного процесса для получения серной кислоты оксид ванадия (V), V 2 O 5
Гидрирование двойной связи C = C никель

Значение энергии активации

Столкновения приводят к реакции, только если частицы сталкиваются с определенной минимальной энергией, называемой энергией активации реакции.Положение энергии активации можно определить по распределению Максвелла-Больцмана:

Только частицы, представленные областью справа от энергии активации, будут реагировать при столкновении. Большинству не хватает энергии, и они просто отскочат друг от друга.

Для увеличения скорости реакции количество успешных столкновений должно быть увеличено. Один из возможных способов сделать это - предоставить альтернативный способ протекания реакции, который имеет более низкую энергию активации.Другими словами, чтобы переместить энергию активации влево на графике:

Добавление катализатора влияет на энергию активации. Катализатор обеспечивает альтернативный путь реакции с более низкой энергией активации. Это показано на следующем энергетическом профиле:

Предупреждение

Следует проявлять осторожность при обсуждении того, как работает катализатор. Катализатор обеспечивает альтернативный путь для реакции с более низкой энергией активации.Он не «снижает энергию активации реакции». Между этими двумя утверждениями есть тонкое различие, которое легко проиллюстрировать простой аналогией. Предположим, что между двумя долинами находится гора, и единственный способ добраться из одной долины в другую - через гору. Из одной долины в другую удастся попасть только самым активным людям.

Теперь предположим, что через гору прорезан туннель. Гораздо большему количеству людей теперь удастся добраться из одной долины в другую по этому более легкому маршруту.Можно сказать, что маршрут туннеля имеет более низкую энергию активации, чем переход через гору, но сама гора не опускается. Туннель предоставил альтернативный маршрут, но не опустил первоначальный. Первоначальная гора все еще там, и некоторые люди все еще выбирают ее. С химической точки зрения, если частицы сталкиваются с достаточной энергией, они все равно могут реагировать точно так же, как если бы катализатора не было; просто большинство частиц будет реагировать более легким каталитическим путем.

Авторы и авторство

Влияние катализаторов на скорость реакции

Катализаторы и энергия активации

Для увеличения скорости реакции нужно увеличить количество успешных столкновений. Один из возможных способов сделать это - предоставить альтернативный способ протекания реакции, который имеет более низкую энергию активации.

Другими словами, переместить энергию активации на графике так:

 

Как и раньше, частицы, которым не хватает энергии в определенное время, когда-нибудь в будущем будут получать энергию от случайных столкновений, так же как другие частицы будут терять энергию.Вы не должны представить себе, что частицы в синей области графика никогда не могут реагировать - учитывая время, они будут.

Добавление катализатора дает именно такой эффект сдвига энергии активации. Катализатор обеспечивает альтернативный путь реакции. Этот альтернативный путь имеет более низкую энергию активации. Отображение этого в энергетическом профиле:

Предупреждение!

Будьте очень осторожны, если вас спросят об этом на экзамене.Правильная форма слова -

«Катализатор обеспечивает альтернативный путь реакции с более низкой энергией активации».

Это не , а «снижает энергию активации реакции». Там есть тонкое различие между двумя утверждениями, которое легко проиллюстрировать простой аналогией.

Предположим, у вас есть гора между двумя долинами, так что единственный способ добраться из одной долины в другую - через гору.Из одной долины в другую удастся попасть только самым активным людям.

Теперь предположим, что через гору прорезан туннель. Гораздо большему количеству людей теперь удастся добраться из одной долины в другую по этому более легкому маршруту. Можно сказать, что туннельный маршрут имеет более низкую энергию активации, чем переход через гору.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *