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四乙基铅
化合物 来自维基百科，自由的百科全书
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四乙基铅是一种有机金属化合物，其结构由一个铅原子通过共价键与四个乙基（-C₂H₅）配体相连，化学式为(C₂H₅)₄Pb。
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四乙基铅由小托马斯·米基利（英语：Thomas Midgley Jr.）首先制备，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，使发动机压缩比及车辆的燃油效率得到大幅提生[1][2]。四乙基铅在19世纪中期首次被化学鉴定，而其抗爆效应在1921年才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]
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制备
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
四乙基铅为无色、具有一定黏度的液体。因为该化合物分子不带电荷，且铅原子外围由四个烷基基团包围，使其表现出亲脂性，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，使燃烧适当地延迟，以此预防震爆。
用途
四乙基铅曾被广泛用于汽油中，作为提高辛烷值的抗爆添加剂，能够有效抑制发动机内的震爆现象，使得发动机能够采用更高的压缩比，从而提高发动机效率和功率。相较于欧洲最先使用酒精类添加剂方案，美国率先推广含铅汽油，其优势在于高能量含量和更佳的贮藏稳定性，最终成为了曾经普遍使用的燃料添加剂。还有一个显著优点在于四乙基铅相比其他抗爆震剂或使用高辛烷值的汽油混合剂，仅需要非常低的浓度，就可以提高燃料辛烷值。典型的含铅汽油配比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分量和/或比天然汽油的能源值更低。而高能源值的含铅汽油会有更佳的燃油效率。
如果用酒精作为抗爆剂，燃料会吸收水分和空气，在高湿度状态下可能导致燃料喉管生锈和腐蚀。随着时间的推移，水滴和积水的水分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。酒精则难溶于汽油，而四乙基铅则较易溶于汽油。
四乙基铅燃烧会产生固体一氧化铅和铅。
- (CH3CH2)4Pb + 13O2 → 8CO2 + 10H2O + Pb
- 2Pb + O2 → 2PbO
随着含铅汽油的长期使用，固体铅金属与氧化铅可能在发动机内积聚，损害发动机内各个零件。为了解决这个问题，一些含铅汽油会加入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，但这些物质被认为会导致空气污染和健康伤害，尤其是其对儿童脑部构成的潜在损害，促使石油公司开始推出无铅汽油产品。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
四乙基铅为剧毒性物质，被认为毒性为金属铅的100倍。一些常用于处理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）对四乙基铅中毒无效[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
出于对空气和土壤铅含量以及铅累积的神经毒性的担忧，各国在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也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获得英国历史车辆俱乐部联合会批准。
截至2016年6月[update] ，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]。
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各国道路车辆禁用燃料禁令生效时间如下：
欧洲
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北美洲
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南美洲
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亚洲
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大洋洲
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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
参考文献
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