四乙基鉛

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四乙基铅
IUPAC名
tetraethyllead, tetraethylplumbane
别名 TEL
识别
缩写 TEL
CAS号 78-00-2  ✓
PubChem 6511
ChemSpider 6265
SMILES
Beilstein 3903146
Gmelin 68951
UN编号 1649
EINECS 201-075-4
ChEBI 30182
RTECS TP4550000
MeSH Tetraethyl+lead
性质
化学式 C8H20Pb
摩尔质量 323.44 g·mol⁻¹
外观 无色粘稠液体
密度 1.653 g/mL, 25 °C
熔点 −136 °C
沸点 84–85 °C@15 mm Hg
溶解性 不可溶
折光度n
D
1.519
结构
分子构型 四面体
偶极矩 0 D
危险性
警示术语 R:R61-R26/27/28-R33-R50/53-R62
安全术语 S:S53-S45-S60-S61
主要危害 有毒,可燃
NFPA 704
NFPA 704.svg
2
3
3
 
闪点 346 K - 73 °C - 163 °F
相关物质
其他阴离子 四苯基铅
其他阳离子 四甲基硅烷四甲基锡
相关化学品 氯化铅
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

四乙基鉛是有機金屬化合物的一種,其結構是一個原子與四個乙基分子連在一起。

四乙基鉛是一种石油燃料添加剂; 首先与1920年代开始的汽油(汽油)混合作为专利提高辛烷值的燃料添加剂,使发动机压缩得到大幅提高。 这反过来又导致增加车辆性能(燃油经济性)[1][2]。四乙基鉛在19世纪中期被化学鉴定,但其抗爆效应是在1921年由通用汽车研究实验室发现的,该实验室花费了数年的时间试图找到既高效又廉价的添加剂。

1970年美国环境保护署根据美国清洁空气法案英语Clean Air Act (United States)开始对机动车尾气排放做出规定。1986年美国停止销售含铅汽油。中华人民共和国《国务院办公厅关于限期停止生产销售使用车用含铅汽油的通知》(国办发[1998]129号),于2000年1月1日停产含铅汽油,2000年7月1日全国范围内停止销售使用含铅汽油。

製備[编辑]

四乙基鉛可由氯乙烷與鈉鉛合金反應製取,方程式如下: Na4Pb+4C2H5Cl→(C2H5)4Pb+4NaCl

特性[编辑]

四乙基鉛為無色、具黏性的液體,因為該化合物不帶電荷,且外圍由四個烷基包圍,使其具有親脂性,可溶於汽油。

值得注意的是,四乙基鉛結構中的四個C-Pb鍵的引力相當弱,內燃機燃燒的溫度可使其分解。分解時,會先轉變為三乙基鉛(CH3CH2)3Pb和乙基自由基,這些自由基會清除其他自由基。透過自由基反應,從而不致過早開始燃燒,使點燃適當地延遲,預防震爆爆震)。

用途[编辑]

四乙基鉛一度廣泛使用作為添加劑在汽油,以提高燃料的辛烷值,以防止發動機內發生震爆,從而能夠使用更高的壓縮比率,藉以提高汽車發動機效率和功率。最初使用四乙基鉛添加劑的美國,與最初使用酒精作添加劑的歐洲比較。含鉛汽油的優點從它的高能量含量和貯藏品質較高表現出來,最終成為了普遍使用的燃料添加劑。其中一個最大的優點,四乙基鉛比其他抗爆震劑或使用高辛烷值的汽油混合劑比例比較,僅需要非常低的濃度,就達到提高燃料的辛烷值。典型的製備方法,是以一分體積的乙基液(內含四乙基鉛)加到1260分體積未經處理的汽油。其他抗爆震劑必須在用較大量的份量和/或比天然汽油的能源值更低。高能源值的含鉛汽油會有更大的燃油效率。

當酒精用來作為抗爆劑,會造成燃料吸收水分和空氣,高濕度燃油可導致燃料喉管生鏽和腐蝕。而四乙基鉛是較易溶於汽油,而乙醇則難溶於汽油,且溶解度隨燃料濕度增加。隨著時間的推移,水滴和積水的水分可以形成在燃油系統的燃料喉管結冰。此外燃料的高濕度也可以出現生物污染問題,由於某些細菌能夠在水面和汽油的表面繁殖,從而在燃料系統內造成細菌滋生。四乙基鉛的毒性,使其具殺菌特性,有助防止燃油污染和細菌生長而造成燃油降解。

此化合物常用於汽車汽油的添加劑,提高辛烷值,作為抗震爆之用,從而延長各零件的壽命。其燃燒會產生固體一氧化鉛和鉛。

固體鉛金屬與氧化鉛會在發動機內迅速積聚,損害發動機內各個零件。

(CH3CH2)4Pb + 13O2 → 8CO2 + 10H2O + Pb
2Pb + O2 → 2PbO

因此會加入1,2-二溴乙烷1,2-二氯乙烷,令鉛反應為可蒸發的溴化鉛氯化鉛,但這些物質會造成空氣污染,對兒童腦部構成損害,因此石油公司開始推出無鉛汽油。此外,這種添加劑也會造成催化轉換器內的催化劑受污染,催化劑失效會使汽車的催化轉換器失去其功能。

對身體的毒性及中毒途径[编辑]

四乙基鉛為劇毒性物質,其毒性為金屬鉛的100倍,且常用於解救鉛中毒的金屬螯合劑,如依地酸鈣鈉(乙二胺四乙酸二鈉鈣,EDTA 2Na-Ca)對該化合物中毒無效[3]。皮膚接觸,吸入揮發物皆可中毒。進入人體後,部分會轉變為三乙基鉛,三乙基鉛可穿透血腦屏障,傷害中樞神經系統

四乙基鉛的輕度中毒症狀為易興奮、急躁、易怒、焦慮不安和病症型類神經症,重度中毒症狀為躁動不安、精神錯亂、幻覺、妄想、譫妄、人格改變、甚至暴力行為等精神運動性興奮表現[4]

淘汰和禁止[编辑]

在大多數工業化國家,由於擔心空氣和土壤鉛含量以及累積神經毒性,在2000年初完成了逐步淘汰公路車輛燃料。 1975年美國強制使用催化转换器和更新的車型以滿足更嚴格的排放法規,開始逐步淘汰美國含鉛汽油。 汽車工程和石油化學的若干進展減少了四乙基鉛的需求。 用於製造高辛烷值共混原料如重整油同分異構辛烷的更安全方法減少了對四乙基鉛的依賴,與其他各種毒性的抗爆添加劑一樣,包括金屬化合物如甲基環戊二烯基三羰基錳(MMT)以及含氧化合物包括甲基叔,甲基叔丁基醚(MTBE),叔戊基甲基醚(TAME),和乙基叔丁基醚英语Ethyl tert-butyl ether(ETBE)。

替代鉛添加劑已經過科學測試,其中一些已於1999年在英國汽車工業研究協會英语MIRA Ltd.獲得英國歷史車輛俱樂部聯合會的批准。

截至2016年6月 (2016-06)联合国环境署贊助的淘汰工作已基本完成:只有阿爾及利亞也門伊拉克繼續普遍使用含鉛汽油。 沒有國家專門使用它[5]

含铅燃料禁令[编辑]

道路车辆禁用燃料禁令生效如下:

欧洲[编辑]

  • 奥地利: 1989
  • 波黑: 2009
  • 捷克共和国: 2001[6]
  • 丹麦: 1994[7]
  • 欧盟: 1 January 2000[8]
  • 芬兰: 1994[9]
  • 法国: 2000[10]
  • 德国: 1996[11]
  • 希腊: 2002[12]
  • 匈牙利: 1999
  • 爱尔兰: 1 January 2000
  • 意大利: 1 January 2002[13]
  • 摩纳哥: 2000
  • 荷兰: 1998[14]
  • 挪威: 1988
  • 波兰: 2005
  • 斯洛維尼亞: 2001[15]
  • 西班牙: 1 August 2001[16]
  • 葡萄牙: 1999
  • 罗马尼亚: 2005[17]
  • 俄国: 2002[18]
  • 塞爾維亞: 2010[19]
  • 瑞典: 1992
  • 瑞士: 2000
  • 乌克兰: 2003
  • 英国: 1 January 2000[20]

北美洲[编辑]

  • 加拿大: 1993
  • 美国: 1 January 1996
    • California: 1992
  • Bahamas:
  • Belize:
  • Bermuda:
  • Costa Rica:
  • Dominican Republic:
  • El Salvador:
  • Guatemala:
  • Haiti:
  • Honduras:
  • 墨西哥: 1998
  • Nicaragua:
  • 波多黎各: 1 January 1996 (USA)
  • Trinidad and Tobago: 2000

南美洲[编辑]

  • 阿根廷: 1998
  • 玻利維亞:
  • 巴西: 1989
  • 智利: 2001[21]
  • 哥伦比亚: 1991[22]
  • 秘鲁: 2004
  • 委内瑞拉: 2005

亚洲[编辑]

  • 日本: 1986
  • 香港: 1999
  • 马来西亚: 2000
  • 新加坡: 1998
  • 韩国: 1993
  • 斯里蘭卡: 1999
  • 泰国: 1996
  • 孟加拉:
  • 台灣: 2000
  • 土耳其: 2006
  • 中国: 2000
  • 菲律賓: 2000
  • 印度: March 2000[23]
  • 伊朗: 2003
  • 尼泊爾: 2000
  • 巴基斯坦: 2001[24]
  • 印度尼西亚: 2006

大洋洲[编辑]

  • 澳大利亚: 2002[25]
  • 新西兰: 1996
  • 关岛: 1 January 1996 (USA)

非洲[编辑]

自2002年地球首脑会议发起禁令之后,含铅汽油应该在2006年1月1日在全大陆完全淘汰[26] 。 但是,在阿尔及利亚的炼油厂需要改变; 因此含铅燃料在阿尔及利亚部分地区仍然可用,并计划于2016年淘汰[27]

參看[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ TETRA-ETHYL LEAD AS AN ADDITION TO PETROL. British Medical Journal. 3 March 1928, 1 (3504): 366–7. PMC 2455205. PMID 20773729. doi:10.1136/bmj.1.3504.366. 
  2. ^ After Lead?, Popular Science October 1987: 94 
  3. ^ 《常用藥物手冊》
  4. ^ www.gdpcc.com/standard/standard36.htm
  5. ^ UNEP - Transport - Partnership for Clean Fuels and Vehicles (PDF). Leaded Petrol Phase-out: Global Status as at March 2017. [2018-04-28]. [失效連結]
  6. ^ OECD Environmental Performance Reviews OECD Environmental Performance Reviews: Czech Republic 2005. OECD Publishing. 11 October 2005 –通过Google Books. 
  7. ^ Regulering af brændstoffer. [13 March 2016]. (原始内容存档于11 August 2014) (丹麦语). 
  8. ^ European Union Member States which had not already withdrawn it from sale experienced the EU-wide ban from 1 January 2000. Earlier regulation had prevented the sale or production of cars using leaded petrol after 1992
  9. ^ Bensiiniopas (PDF). [28 December 2017]. (原始内容存档 (PDF)于9 October 2015) (芬兰语). 
  10. ^ OECD Environmental Performance Reviews OECD Environmental Performance .... 
  11. ^ Stirbt das Blei, dann lebt der Wald. Zeit. 8 November 2013 (德语). 
  12. ^ OECD Environmental Performance Reviews OECD Environmental Performance Reviews: Greece 2009. OECD Publishing. 15 March 2010 –通过Google Books. 
  13. ^ OECD Environmental Performance Reviews OECD Environmental Performance Reviews: Italy 2002. OECD Publishing. 29 January 2003 –通过Google Books. 
  14. ^ OECD Environmental Performance Reviews OECD Environmental Performance .... 
  15. ^ OECD Environmental Performance Reviews OECD Environmental Performance Reviews: Slovenia 2012. OECD Publishing. 6 June 2012 –通过Google Books. 
  16. ^ Prohibición de la venta de gasolina con plomo. Mº de Industria, Energía y Turismo. [2 February 2018] (西班牙语). 
  17. ^ Dispare benzina cu plumb. Evenimentul Zilei. 27 July 2004. (原始内容存档于29 July 2013) (罗马尼亚语). 
  18. ^ Постановление ГД ФС РФ от 15.11.2002 N 3302-III ГД О проекте Федерального закона N 209067-3 "Об ограничении оборота этилированного бензина в Российской Федерации". (原始内容存档于2013年1月5日) (俄语). 
  19. ^ A. Muslibegović. Zbogom olovnom benzinu!. 2010-06-08 (塞尔维亚语). 
  20. ^ Four-star petrol banned. BBC. 1 December 1998 [2 February 2018]. (原始内容存档于10 August 2017). 
  21. ^ ENAP dejará de distribuir gasolina con plomo el sabado. [1 August 2014]. 
  22. ^ Gabriel Reyes Aldana. La gasolina no tiene plomo. El Tiempo. 10 July 1997. 
  23. ^ Venkatesh, Thuppil. A Surprising Source of Lead Poisoning: India’s Idols. WSJ. [18 April 2016]. 
  24. ^ Kadir, M.M.; Janjua, N.Z.; Kristensen, S.; Fatmi, Z.; Sathiakumar, N. Status of children’s blood lead levels in Pakistan: implications for research and policy. Public Health. 2008, 122: 708–15. PMC 2494596. PMID 18359052. doi:10.1016/j.puhe.2007.08.012. 
  25. ^ Australia Cuts Sulfur Content in Transport Fuels. Environment News Service. 26 July 2004. (原始内容存档于22 April 2005). 
  26. ^ Lean, Geoffrey. UN hails green triumph as leaded petrol is banned throughout Africa. The Independent. 1 January 2006. (原始内容存档于12 November 2010). 
  27. ^ Chandola, Priyanka. Africa adopts continent-wide sustainable transport agenda. 6 January 2015. (原始内容存档于19 September 2015).