עופרת טטרה אתיל
 | |
 | |
| שם סיסטמטי | Tetraethylplumbane |
|---|---|
| שמות נוספים |
עופרת ארבע אתילית Tetraethyllead TEL |
| כתיב כימי |
C₈H₂₀Pb  |
| מסה מולרית | 323.4 גרם/מול |
| מראה | נוזל שקוף |
| מספר CAS | 78-00-2 |
| צפיפות | 1.653 גרם/סמ"ק |
| מצב צבירה | נוזל |
| טמפרטורת היתוך |
-136 °C 137.15 K |
| מקדם שבירה | 1.5198 |
| נקודת הבזק |
73 °C 346.15 K |
| NFPA 704 |
2
4
3
|
  | |
עופרת טטרה אתיל (Tetraethyllead) היא תרכובת שנוסחתה Pb(C2H5)4, בטמפרטורת החדר החומר הוא נוזל צמיג שריחו מתוק. עופרת טטרה אתיל הידרופובית, מסיסה בדלק ועוברת את מחסום הדם-מוח ומצטברת במוח הקדמי, בקליפת המוח ובהיפוקמפוס. החומר שימש כתוסף דלק להעלאת מספר האוקטן כך שניתן היה להגדיל את יחס הדחיסה (היחס בין הנפח המרבי והמזערי של חלל הצילינדר) במנוע ולשפר את ביצועי הרכב ואת תצרוכת הדלק. בשל הנזק הסביבתי והבריאותי של החומר הוא הוצא משימוש החל משנות ה-70 ושיווק דלק מכיל עופרת פסק כמעט לחלוטין בכל העולם ביולי 2021.
ייצור
[עריכת קוד מקור | עריכה]עופרת טטרה אתיל יוצרה בתגובה של מסג נתרן-עופרת עם כלורואתאן:
התוצר מנוקה באמצעות זיקוק. אף על פי שתגובה זו מצריכה שימוש בנתרן מתכתי כחומר מוצא ורוב העופרת אינה מנוצלת לא נמצאה שיטה יעילה יותר לייצור החומר.
מנגנון הפעולה
[עריכת קוד מקור | עריכה]הקשר עופרת-פחמן חלש יחסית בטמפרטורות שבמנוע הקשר נשבר ונוצרות מולקולות אתיל רדיקל CH2CH3 קצרות חיים שנשרפות עם הדלק. העופרת ותחמוצת העופרת מגיבות עם רדיקלים שהם צורוני ביניים בתגובת השריפה, מעכבות את הבעירה וכך נמנעת הצתה לפני הניצוץ מהמצת ונמנעה "נקישה".
תוצרי הבעירה היו, בנוסף לפחמן דו-חמצני ומים גם עופרת ותחמוצת עופרת.
.
![{\displaystyle {\mathrm {Pb} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}13\,\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}8\,\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}10\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}\mathrm {Pb} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6feeb5473a1d74414c4ac55f4cb7d169652c8edd)
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Pb} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}27\,\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}16\,\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}20\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}2\,\mathrm {PbO} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b64553d830799a8ef7aa446bf990f1bb4822ccb2)
היה, לכן, צורך למנוע הצטברות המוצקים עופרת או PbO במנוע. לשם כך הוספו לדלק 1,2-דיכלורואתאן או 1,2-דיברומואתאן כדי ליצור תרכובות עופרת נדיפות כ-PbCl2 או PbBr2
![{\displaystyle {\mathrm {Pb} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {Br} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}16\,\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}10\,\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}12\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}\mathrm {PbBr} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2{\mskip {1mu}}(\mathrm {g} )}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8188e38bb514bc6fba2da844eddbd2028a39778f)
היסטוריה
[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – זיהום עופרת
בשנת 1853 הכימאי הגרמני קרל לוויג (Karl Jacob Löwig) הכין תרכובת אותה זיהה כ-Pb2(C2H5)3 מאתיל יודי ומסג של עופרת-נתרן, ב-1859 דיווח על יצירת Pb(C2H5)2 מאבץ אתיל Zn(C2H5)2 ועופרת כלורית, מאוחר יותר הבינו שני הכימאים כי התוצר בתגובות היה עופרת טטרהאתיל. החומר היה חסר שימוש עד לשנות העשרים של המאה העשרים. בשנת 1921 מצא תומאס מידג'לי שעבד עבור ג'נרל מוטורס כי החומר יעיל למניעת נקישות מנוע ובכך אפשר ייצור מנועים יעילים יותר. ג'נרל מוטורס רשמה פטנט על השימוש בחומר בשנת 1924 בשותפות עם חברת Standard Oil of New Jersey (שתקרא לימים EXXON) הקימו חברה לייצור עופרת טטרה אתיל.
רעילותה של עופרת ידועה כבר מהמאה ה-19.
בשנת 1924 לאחר התרחש מקרה של הרעלת עופרת בבתי זיקוק בניו ג'רזי שבו מתו 5 עובדים ואחרים נפגעו. בעקבות המקרה התעוררה מחלוקת ציבורית. באותה שנה נאסרה באופן זמני מכירה של בנזין מועשר בעופרת בכמה מדינות בארצות הברית והחלו לעלות חששות מפני שימוש בחומר.[1]
ב-20 במאי 1925 ראש שירותי בריאות הציבור של ארצות הברית כינס מספר מדענים ונציגי תעשייה כדי לבחון את השימוש בעופרת טטרה אתיל בבנזין. המדענים התריעו מפני סכנות לבריאות הציבור. לעומת זאת נציגי התעשייה טענו כי לא הוכח באופן וודאי כי השימוש בעופרת בבנזין מסוכן. יש הטוענים כי הכחשה זו דומה להכחשת נזקי העישון מצד תעשיית הטבק.[1] הוועידה הסתיימה ללא תוצאות שכן הוחלט שבחינת חלופות לעופרת אינה בסמכותה. בשנת 1926 הודיע ראש שירותי בריאות הציבור של ארצות הברית כי אין עדויות על נזק בריאותי מהחומר.
בשנת 1935 ניתן רישיון לחברת אִי גֶה פַארבֶּן לייצור החומר וכך התאפשר לה לייצר דלק עם מספר אוקטן גבוה. ללופטוופה במלחמת העולם השנייה יוצר באמצעות עופרת טטרה אתיל דלק מטוסים באוקטן 150 שאפשר ביצועי מנוע גבוהים.
ב-1943 מצא Randolph Byers קשר בין חשיפה לעופרת לבעיות התנהגות אצל ילדים אך מחקר זה הושתק באיום תביעה מצד איחוד תעשיות העופרת.
בסוף שנות הארבעים גילה קלייר קמרון פטרסון עלייה בריכוז העופרת בסביבה והוכיח כי מדובר בזיהום חדש באמצעות מדידת ריכוזי עופרת בשכבות קרח בגרינלנד. פטרסון הפך לאחד המתנגדים החשובים לשימוש בחומר כתוסף דלק.
בדיעבד התברר כי השימוש הנרחב בעופרת בבנזין גרם לזיהום עופרת כלל עולמי חמור שהשפיע על הבריאות של מאות מיליוני אנשים במשך עשרות שנים וממשיך להשפיע עד היום. על פי ארגון הבריאות העולמי, עופרת היא חומר רעיל, ואין רמת חשיפה אליה שניתן להחשיב כבטוחה. לפי ארגון הבריאות העולמית חשיפה לעופרת תורמת לכ־3.5 מיליון מקרי מוות הקשורים למחלות לב וכלי דם מדי שנה.[2] מחקר על ליבות קרח בגרינלנד ושל מי ים מרחבי העולם מצא כי עד שנת 1963 העופרת התפשטה לכל מקום בכדור הארץ.[1]
מחקרים קליניים ראשונים הקושרים את השימוש בחומר להרעלת עופרת באדם פורסמו בשנות השישים. בשנות השבעים מצא החוקר הרברט נידלמן (Herbert Needleman) מתאם שלילי בין חשיפה לעופרת אצל ילדים והישגים לימודיים. בשנת 1976 היה ריכוז העופרת הממוצע בדמם של ילדים 0.137 מיליגרם לליטר. בשנת 1973 הסוכנות להגנת הסביבה בארצות הברית פרסמה הנחיות להורדה הדרגתית של ריכוז העופרת בדלק. היצרנים ערערו על ההחלטה בתי משפט אך הפסידו במאבק המשפטי.
לדברי פרופסור ברוס לאנפיר, חוקר בתחום בריאות הציבור ורפואה סביבתית, שחקר את נושא זיהום העופרת במשך כ־30 שנה, העופרת אחראית להרעלה ההמונית הגדולה בהיסטוריה.[3][1] לאנפיר מתריע כי לאנושות נדרש זמן רב כדי להבחין במלוא היקף השפעתה של החשיפה לעופרת, אף על פי שמדענים התריעו על הסכנות הכרוכות בה כבר בעבר למרות זאת, תפיסת התעשייה גברה. לפי לאנפיר, העלות הכוללת של זיהום העופרת עשויה להגיע לכ־100 טריליון דולר, בשל הוצאות בריאות, בעיות למידה, ניקוי הסביבה ופשיעה הקשורה לחשיפה לעופרת.[1]
הוצאה משימוש
[עריכת קוד מקור | עריכה]בשל זיהום העופרת הרב הנגרם מהחומר הוצא עופרת טטרה אתיל משימוש ברחבי העולם החל בשנות השמונים של המאה העשרים, כאשר בעשור הראשון של המאה העשרים ואחת רוב המדינות כבר הוציאו אותו משימוש. השימוש בממירים קטליטיים זירז את הפסקת השימוש בתוסף הדלק. נוסף לממיר הקטליטי השימוש בחומר הפך מיותר גם בשל פיתוח שיטות זולות לייצור דלק גבה-אוקטן ותוספים אחרים להעלאת אוקטן כדוגמת מתיל-טרבוטיל אתר (Methyl tertiary-butyl ether).
בשנת 1985 הוחלט בארצות הברית על הורדת השימוש בתוספי עופרת ב-91% עד סוף 1986. עד שנות ה־80, רוב המדינות בעלות ההכנסה הגבוהה אסרו את השימוש בבנזין המכיל עופרת, אולם אפילו בשנת 2002 כמעט כל המדינות בעלות ההכנסה הנמוכה והבינונית, ובהן גם כמה ממדינות הארגון לשיתוף פעולה ולפיתוח כלכלי (OECD), עדיין השתמשו בבנזין המכיל עופרת.[4]
מחקר ב-1994 הראה ירידה של 78% בריכוז העופרת בדם בין 1976 ל-1991. ב-1995 ירדה צריכת הדלק מכיל העופרת ל-0.6% בלבד מכלל מכירות הדלק ובתחילת שנות ה-2000 נאסרה מכירת החומר לחלוטין בארצות האיחוד האירופי. ב-2011 הודיע האו"ם כי התוסף הוצא משימוש בכל רחבי העולם. עם זאת רק בקיץ 2021 הופסק השימוש באלג'יריה.[4]
מקורות נוספים שממשיכים להוות מקורות חשיפה לזיהום עופרת הם מצברי עופרת, וצבע המכיל עופרת. במדגם שנערך במדינות בעלות הכנסה בינונית ונמוכה נמצאה עופרת בריכוז מעל התקן האירואפי או האמריקאי בכלי אוכל עשויים קרמיקה או מתכת, מוצרי קוסמטיקה, תבלינים, וממתקים. במדינות בעלות הכנסה גבוה כמו ישראל, החשיפה לעופרת פחתה מאוד אחר הטלת האיסור על דלק עם עופרת אבל החשיפה לעופרת עלולה להמשיך עקב שתיית מים מצנרת ישנה, או שאיפת חומר חלקיקי או אבק מצבע שנצבע בבתים שנצבעו לפני האיסור על בצבע עם עופרת (בישראל - 2015). מקור נוסף לחשיפה לעופרת הוא דלק למטוסים קלים שממשיך להכיל עופרת. זהו המקור המרכזי לעופרת באוויר במדינות רבות, והדבר עלול לסכן במיוחד ילדים בקרבת שדות תעופה.[1]
קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- עופרת טטרה אתיל, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- 1 2 3 4 5 6
גדעון לב, עופרת הפכה אותנו לטיפשים יותר ואלימים יותר. סיפורה של ההרעלה הגדולה בהיסטוריה, באתר הארץ, 3 בספטמבר 2026 - ↑ Partnering to PREVENT lead exposure, ארגון הבריאות העולמי
- ↑ Bruce Lanphear, באתר אוניברסיטת סיימון פרייזר
- 1 2 הכרזת Era of leaded petrol over, eliminating a major threat to human and planetary health, הכרזת התוכנית הסביבתית של האו"ם, 31 באוגוסט 2021
