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四乙基鉛

化合物

四乙基鉛是有機金屬化合物的一種，其結構由一個鉛原子與四個乙基分子以鍵合方式相連形成。

四乙基鉛
IUPAC名
tetraethyllead, tetraethylplumbane
別名 TEL
識別
縮寫 TEL
CAS號 78-00-2  checkY
PubChem 6511
ChemSpider 6265
SMILES
 
  • CC[Pb](CC)(CC)CC
Beilstein 3903146
Gmelin 68951
UN編號 1649
EINECS 201-075-4
ChEBI 30182
RTECS TP4550000
MeSH Tetraethyl+lead
性質
化學式 C8H20Pb
莫耳質量 323.44 g·mol⁻¹
外觀 無色粘稠液體
密度 1.653 g/mL, 25 °C
熔點 −136 °C
沸點 84–85 °C@15 mm Hg
溶解性（水） 不可溶
折光度n
D 		1.519
結構
分子構型 四面體
偶極矩 0 D
危險性
警示術語 R：R61-R26/27/28-R33-R50/53-R62
安全術語 S：S53-S45-S60-S61
主要危害 有毒，可燃
NFPA 704
2
3
3
 
閃點 346 K - 73 °C - 163 °F
相關物質
其他陰離子 四苯基鉛
其他陽離子 四甲基矽烷，四甲基錫
相關化學品 氯化鉛
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

四乙基鉛由小托馬斯·米基利（英語：Thomas Midgley Jr.）發明，是一種石油燃料添加劑；從1920年代開始與汽油混合作為提高辛烷值的燃料添加劑，使發動機壓縮比得到大幅提高。 這提升了車輛的燃油效率[1][2]。四乙基鉛在19世紀中期被化學鑑定，但其抗爆效應是在1921年由通用汽車研究實驗室發現，該實驗室花費了數年的時間試圖找到既高效又廉價的添加劑。

1970年美國環境保護署根據美國清潔空氣法案（英語：Clean Air Act (United States)）開始對機動車尾氣排放作出規定。1986年美國停賣含鉛汽油。[3]香港於1991年4月1日開始賣無鉛汽油，減低有害的含鉛汽油對環境造成的污染,實施《空氣污染管制（車輛設計標準）（排放）規例》，規定所有2.5公噸以下的新車必須遵守嚴格的排放標準，又另訂明由1992年1月1日起，所有使用汽油引擎的新車均須採用無鉛汽油。[4]中華人民共和國國務院通知於2000年1月1日停產含鉛汽油，2000年7月1日全面停賣和使用含鉛汽油。台灣中油股份有限公司自1999年6月1日起開始供應九八無鉛汽油，目前加油站賣92、95、98三種無鉛汽油。[5][6]

製備

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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

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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。

用途

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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，是以一份體積的乙基液（內含四乙基鉛）加到1260份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，水滴和積水的水份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1,2-二溴乙烷或1,2-二氯乙烷，令鉛反應為可蒸發的溴化鉛和氯化鉛，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，催化劑失效意味其失去淨氣功能。

對身體的毒性及中毒途徑

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參見：鉛中毒

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[7]。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[8]。

淘汰和禁止

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在大多數工業國家，由於擔心空氣和土壤鉛含量以及鉛累積的神經毒性，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轉換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之需求。 用於製造高辛烷值共混原料如重整油和同分異構辛烷的更安全方法減少了依賴四乙基鉛。另有其他各種毒性的抗爆添加劑，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（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（英語：MIRA Ltd.）獲得英國歷史車輛俱樂部聯合會批准。

截至2016年6月 (2016-06) ，聯合國環境署贊助的淘汰工作已基本完成：只有阿爾及利亞，葉門和伊拉克繼續普遍使用含鉛汽油，但已沒有國家專門使用它[9]。2021年8月30日，聯合國環境規劃署宣佈全球最後一個供應有鉛汽油的國家阿爾及利亞於7月起停供，有鉛汽油正式走入歷史[10]。

含鉛燃料禁令

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道路車輛禁用燃料禁令生效如下：

非洲

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自2002年地球首腦會議發起禁令之後，含鉛汽油應於2006年1月1日全球範圍內完全淘汰[32] 。 但是在阿爾及利亞的煉油廠轉型仍然需要時間， 因此含鉛燃料在阿爾及利亞部分地區仍然可用，並計劃於2016年淘汰[33]，該國最終已於2021年7月完全停止供應含鉛燃油[10]。

參看

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參考文獻

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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], （原始內容存檔於2017-04-23） 
  3. ^ 存档副本. [2021-09-02]. （原始內容存檔於2022-08-16）. 
  4. ^ https://www.epd.gov.hk/epd/tc_chi/resources_pub/history/history_hkep.html
  5. ^ 台灣中油股份有限公司. 台灣中油全球資訊網. 2.16.886.101.20003.20007.20123. [2019-01-27]. （原始內容存檔於2019-01-28） （中文（臺灣））. 
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  7. ^ 《常用藥物手冊》
  8. ^ www.gdpcc.com/standard/standard36.htm
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  10. ^ 10.0 10.1 譯者：張正芊; 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. 中央通訊社. 2021-08-31 [2021-08-31]. （原始內容存檔於2021-09-05）. 
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