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四乙基铅

化合物

四乙基铅是有机金属化合物的一种，其结构由一个铅原子与四个乙基分子以键合方式相连形成。

四乙基铅
IUPAC名
tetraethyllead, tetraethylplumbane
别名 TEL
识别
缩写 TEL
CAS号 78-00-2  checkY
PubChem 6511
ChemSpider 6265
SMILES
 
  • CC[Pb](CC)(CC)CC
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（水） 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
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，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

四乙基铅由小托马斯·米基利（英语：Thomas Midgley Jr.）发明，是一种石油燃料添加剂；从1920年代开始与汽油混合作为提高辛烷值的燃料添加剂，使发动机压缩比得到大幅提高。 这提升了车辆的燃油效率[1][2]。四乙基铅在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，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作出规定。1986年美国停卖含铅汽油。[3]香港于1991年4月1日开始卖无铅汽油，减低有害的含铅汽油对环境造成的污染,实施《空气污染管制（车辆设计标准）（排放）规例》，规定所有2.5公吨以下的新车必须遵守严格的排放标准，又另订明由1992年1月1日起，所有使用汽油引擎的新车均须采用无铅汽油。[4]中华人民共和国国务院通知于2000年1月1日停产含铅汽油，2000年7月1日全面停卖和使用含铅汽油。台湾中油股份有限公司自1999年6月1日起开始供应九八无铅汽油，目前加油站卖92、95、98三种无铅汽油。[5][6]

制备

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四乙基铅可由氯乙烷与钠铅合金反应制取，方程式如下： Na4Pb + 4C2H5Cl → (C2H5)4Pb + 4NaCl

特性

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四乙基铅为无色、具黏性的液体，因为该化合物不带电荷，且外围由四个烷基包围，使其具有亲脂性，可溶于汽油。

值得注意的是，四乙基铅结构中的四个C-Pb键的引力相当弱，内燃机燃烧的温度可使其分解。分解时，会先转变为三乙基铅(CH3CH2)3Pb和乙基自由基，这些自由基会清除其他自由基。透过自由基反应，从而不致过早开始燃烧，使点燃适当地延迟，预防震爆。

用途

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四乙基铅一度广泛使用作为添加剂在汽油，以提高燃料的辛烷值，以防止发动机内发生震爆，从而能够使用更高的压缩比率，藉以提高汽车发动机效率和功率。最初使用四乙基铅添加剂的美国，与最初使用酒精作添加剂的欧洲比较。含铅汽油的优点从它的高能量含量和贮藏品质较高表现出来，最终成为了普遍使用的燃料添加剂。其中一个最大的优点，四乙基铅比其他抗爆震剂或使用高辛烷值的汽油混合剂比例比较，仅需要非常低的浓度，就达到提高燃料的辛烷值。典型的制备方法，是以一份体积的乙基液（内含四乙基铅）加到1260份体积未经处理的汽油。其他抗爆震剂必须在用较大量的份量和/或比天然汽油的能源值更低。高能源值的含铅汽油会有更大的燃油效率。

当酒精用来作为抗爆剂，会造成燃料吸收水分和空气，高湿度燃油可导致燃料喉管生锈和腐蚀。而四乙基铅是较易溶于汽油，而乙醇则难溶于汽油，且溶解度随燃料湿度增加。随著时间的推移，水滴和积水的水份可以形成在燃油系统的燃料喉管结冰。此外燃料的高湿度也可以出现生物污染问题，由于某些细菌能够在水面和汽油的表面繁殖，从而在燃料系统内造成细菌滋生。四乙基铅的毒性，使其具杀菌特性，有助防止燃油污染和细菌生长而造成燃油降解。

此化合物常用于汽车汽油的添加剂，提高辛烷值，作为抗震爆之用，从而延长各零件的寿命。其燃烧会产生固体一氧化铅和铅。

固体铅金属与氧化铅会在发动机内迅速积聚，损害发动机内各个零件。

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

因此会加入1,2-二溴乙烷或1,2-二氯乙烷，令铅反应为可蒸发的溴化铅和氯化铅，但这些物质会造成空气污染，对儿童脑部构成损害，因此石油公司开始推出无铅汽油。此外，这种添加剂也会造成催化转换器内的催化剂受污染，催化剂失效意味其失去净气功能。

对身体的毒性及中毒途径

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参见：铅中毒

四乙基铅为剧毒性物质，其毒性为金属铅的100倍，且常用于解救铅中毒的金属螯合剂，如依地酸钙钠（乙二胺四乙酸二钠钙,EDTA 2Na-Ca）对该化合物中毒无效[7]。皮肤接触，吸入挥发物皆可中毒。进入人体后，部分会转变为三乙基铅，三乙基铅可穿透血脑屏障，伤害中枢神经系统。

四乙基铅的轻度中毒症状为易兴奋、急躁、易怒、焦虑不安和病症型类神经症，重度中毒症状为躁动不安、精神错乱、幻觉、妄想、谵妄、人格改变、甚至暴力行为等精神运动性兴奋表现[8]。

淘汰和禁止

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在大多数工业国家，由于担心空气和土壤铅含量以及铅累积的神经毒性，在2000年初完成了逐步淘汰公路车辆燃料。 1975年美国强制使用催化转换器和更新的车型以满足更严格的排放法规，开始逐步淘汰美国含铅汽油。 汽车工程和石油化学的若干进展减少了四乙基铅之需求。 用于制造高辛烷值共混原料如重整油和同分异构辛烷的更安全方法减少了依赖四乙基铅。另有其他各种毒性的抗爆添加剂，包括金属化合物如甲基环戊二烯基三羰基锰（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（ETBE）。

替代铅添加剂已经过科学测试，其中一些已于1999年在英国汽车工业研究协会（英语：MIRA Ltd.）获得英国历史车辆俱乐部联合会批准。

截至2016年6月 (2016-06) ，联合国环境署赞助的淘汰工作已基本完成：只有阿尔及利亚，也门和伊拉克继续普遍使用含铅汽油，但已没有国家专门使用它[9]。2021年8月30日，联合国环境规划署宣布全球最后一个供应有铅汽油的国家阿尔及利亚于7月起停供，有铅汽油正式走入历史[10]。

含铅燃料禁令

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道路车辆禁用燃料禁令生效如下：

非洲

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自2002年地球首脑会议发起禁令之后，含铅汽油应于2006年1月1日全球范围内完全淘汰[32] 。 但是在阿尔及利亚的炼油厂转型仍然需要时间， 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[33]，该国最终已于2021年7月完全停止供应含铅燃油[10]。

参看

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参考文献

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  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, [2018-05-05], （原始内容存档于2017-04-23） 
  3. ^ 存档副本. [2021-09-02]. （原始内容存档于2022-08-16）. 
  4. ^ https://www.epd.gov.hk/epd/tc_chi/resources_pub/history/history_hkep.html
  5. ^ 台湾中油股份有限公司. 台灣中油全球資訊網. 2.16.886.101.20003.20007.20123. [2019-01-27]. （原始内容存档于2019-01-28） （中文（台湾））. 
  6. ^ 1999年5月31日，中油公司宣布，98無鉛汽油將自6月1日零時起正式在全省302座加油站上市. www.facebook.com. [2019-01-27] （英语）. 
  7. ^ 《常用药物手册》
  8. ^ www.gdpcc.com/standard/standard36.htm
  9. ^ UNEP - Transport - Partnership for Clean Fuels and Vehicles (PDF). Leaded Petrol Phase-out: Global Status as at March 2017. [2018-04-28]. （原始内容 (PDF)存档于2017-11-15）. 
  10. ^ 10.0 10.1 译者：张正芊; 核稿：林治平. 全球根除使用含鉛汽油 每年120萬人免於過早死亡. 中央通讯社. 2021-08-31 [2021-08-31]. （原始内容存档于2021-09-05）. 
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  12. ^ Regulering af brændstoffer. [13 March 2016]. （原始内容存档于2014-08-11） （丹麦语）. 
  13. ^ 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
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    法规类别： 行政 ＞ 劳动部 ＞ 职业安全卫生目
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  32. ^ Lean, Geoffrey. UN hails green triumph as leaded petrol is banned throughout Africa. The Independent. 1 January 2006 [2018-05-05]. （原始内容存档于2010-11-12）. 
  33. ^ Chandola, Priyanka. Africa adopts continent-wide sustainable transport agenda. 6 January 2015 [2018-05-05]. （原始内容存档于2015-09-19）. 
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