Kohlenwasserstoffe - vom Campinggas zum Superbenzin

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Abgasproblematik

Ungesättigte
Kohlenwasserstoffe

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Funktionsweise eines Viertakt-Motors

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Im Verbrennungsraum eines Vier-Takt-Motors (Otto-Motor) wird die im Kraftstoff gebundene chemische Energie durch einen Verbrennungsprozess in Wärmeenergie überführt. Die entstehenden Verbrennungsgase dehnen sich bei der Hitze aus und verrichten üben diesen Weg mechanische Arbeit.

Benzin enthält als Hauptbestandteil Alkane wie z.B. Hexan.

 

Oxidation von Hexan

Hexan + Sauerstoff -> Kohlenstoffdioxid + Wasser(dampf) / exotherm

 

 

Abgase eines Verbrennungsmotors

am .

dreamstime s 15862785-300© Mirco Vacca | Dreamstime.com - Exhaust system

Die oben im Artikel "Funktionsweise eines Viertakt-Motors" genannten Verbrennungsprodukte Kohlenstoffdioxid und Wasser(dampf) sind Reaktionsprodukte, die eine Rolle beim Treibhauseffekt spielen. Sie werden aber nicht als Schadstoffe bezeichnet.

Die Schadstoffe entstehen durch die unvollständige Verbrennung von Benzin. Hierbei entsteht Kohlenstoffmonooxid. Ein geringer Teil des Benzins verbrennt überhaupt nicht oder wird zu neuen Kohlenwasserstoffen umgewandelt. Außerdem reagiert bei den hohen Temperaturen im Zylinder ein Teil des Stickstoffs der eingesaugten Luft zu Stickstoffoxiden. Stickstoffoxide (NOx) ist die Sammelbezeichnung für die Oxide des Stickstoffs. Im engeren Sinne werden meistens die beiden Stickstoffoxide Stickstoffmonooxid und Stickstoffdioxid gemeint.

Beim Dieselmotor entsteht zusätzlich auch noch Schwefeldioxid.

Die Strukturformeln der unterstrichenen Verbindungen sind  für eine 9. Klasse sehr schwierig aufzustellen. Wer es versuchen möchte, sollte sich diesen Artikel aus der Oberstufe anschauen.

Der 3-Wege-Kat

am .

Durch den Einsatz von Katalysatoren ist es möglich, den Schadstoffanteil der Abgase eines Benzinmorotrs zu verringern.

 

merke-klein

  • Ein Katalysator erniedrigt die Aktivierungsenergie, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit drastisch erhöht wird.
  • Ein Katalysator steuert schon in geringen Mengen eine Reaktion. 
  • Ein Katalysator liegt am Ende der Reaktion unverändert und unverbraucht wieder vor; auch, wenn er über verschiedene Zwischenstufen reagiert hat.
  • Der Katalysator wird über dem Reaktionspfeil notiert.

 

Ein Abgaskatalysator besteht aus einem Keramikwabenkörper. Auf der rauen Oberfläche ist ein Edelmetall (oft eine Platin/Rhodium-Legierung) in feinverteilter Form aufgetragen. Die Abgase kommen mit dem Edelmetall (dem eigentlichen Katalysator) in Berührung. Dabei reagieren die unverbrannten Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Kohlenstoffmonooxid und Stickstoffmonooxid reagieren miteinander zu Kohlenstoffdioxid und Stickstoff.

3-w-k-k

Werden die drei Schadstoffe Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonooxid und Stickstoffmonooxid in einem Schritt aus dem Abgas durch einen Katalysator entfernt, so spricht man von einem Dreiwegekatalysator.

 

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