Phản ứng chuyển hố cácbuahiđrơ bị ơ xy hố sâu sắc RCH3+O2→RCH2OOH
Trong động cơ ở nhiệt độ cao thì Tetraetyl chì Pb(C2H5)4bị phân tích Pb(C2H5)4→Pb +4C2H5
Sau đó chì bị ơ xy hố tạo thành điơxít chì Pb +O2 →PbO2
Chất PbO2 tham gia vào phản ứng cùng với các peoxít và phá huỷ chúng thành các chất kém hoạt động nh an đê hít và axêton
H
RCH2OOH +PbO2→R-C +PbO +H2O + 1/2O2 O
Các chất R-CHO khơng hoạt động ,cịn chất PbO tiếp tục ơ xy hố tạo thành PbO2 tiếp tục khử peoxít cho đến hết q trình cháy
Hiệu quả trục kích nổ của Tetraetyl chì Pb(C2 H5)4là do nó phân tích ra chì kim loại ,kim loại chì Pb mới sinh này mới có tác dụng trong phản ứng
Sản phẩm cháy của Pb(C2H5)4 là Pb .Pb có nhiệt độ nóng chảy cao (880oC) cho nên trong động cơ đọng lại trên các chi tiết ở dạng màng mỏng xám cứng .thực tế khi cháy chúng theo hơi ra ngồi đến 90 % cịn 10% bám chặt trong máy gây tác hại lớn nh kênh nấm hơi ,đoản mạch
Nhờ thuốc dẫn xuất ở nhiệt độ cao phân tích thành a xít .a xít này tác dụng với a xít chì hoặc chì ngun chất để trở thành muối ở trạng thái khí và theo khí thải ra ngồi .
Q trình diễn biến theo phản ứng sau : 2C2H5Br → 2C2H4+2HBr
2HBr+PbO→PbBr2+H2O 2HBr +Pb→PbBr2+H2
Thuốc dẫn suất C2H5Br có đặc điểm là nhiệt độ sơi thấp (37ữ40oC).Nếu C2H5Br bay hơi nhiều sẽ mất tác dụng hoăc để lẫn nớc sẽ bị phân huỷ thành a xít : C2H5Br +H2O→HBr +C2H5OH
Để phân biệt xăng pha chì và xăng khơng pha chì ngời ta nhuộm màu đỏ cho xăng pha chì
2.ý nghĩa của chì trong xăng đối với sự hoạt động của động cơ .
*Tác dụng chống cháy kích nổ:
-Cháy kích nổ :Giai đoạn cuối của q trình cháy ,nhiệt độ và áp suất đề tăng cao .Một hay nhiều bộ phận hỗn hợp khí xả ở nến điện cha đợc đốt cháy phải chịu một áp lực cao ,phần nhiên liệu đã đợc đốt cháy toả nhiệt thờng sinh ra peoxít ,lợng pe o xít này sinh ra nếu khơng q đặc tuy tốc độ cháy có tăng nên chút ít nhng vẫn cháy bình thờng. Cịn lợng peoxít này q đặc vợt quá độ đặc nhất định thì kgơng chờ màng lửa lan tới mà sự phân tản mãnh liệt tự bùng cháy với nhiệt độ cao và tốc độ rất lớn 1500ữ2500m/s áp suất có thể tăng nên đến 160Kg/cm2 phát sinh sóng xung kích rất mạnh và va đập đơt ngột nên thành ống hơi ,đỉnh pit ton ,gây tiếng gõ đanh vào kim loại .Hiện tợng cháy kích nổ có tác hại rất lớn nó làm cơng suất động cơ giảm suất tiêu hao nhiên liệu tăng ,mài mịn máy thậm chí gây vỡ các chi tiết nh pitton ,chốt pittong ,gẫy vỡ vịng găng .Nó có thể làm bẩn ống hơi vì nhiên liệu cháy khơng hết và bị phân huỷ thành bụi than bám vào thành ống hơi nên nó làm cho pit tơng và máy bị nóng nên.
Nh đã phân tích ở trên chì đợc đa vào để phân huỷ các pxít. Do đó ngăn cản đợc hiện tợng cháy kích nổ.
*Tác dụng bôi trơn cho một số chi tiết.
Chủ yếu các xe sử dụng xupáp đặt trên buồng cháy hình thang nên việc nan truyền ngọn lửa từ bugi đéen xilanh kém nên khả năng cháy kích nổ lớn ,ngời ta phải pha chì vào xăng .Trên các xe cũ thì các chi tiết trong động cơ xi lanh pit tông ,xupap,chế tạo bằng vật liệu mềm nh gang pec lít ,thép ít các bon do vậy, độ bền nhiệt của các chi tiết này kém chịu va đập kém nên ngời ta dùng xăng pha chì ,để chì có trong động cơ sẽ tạo ra một lớp đệm bảo vệ cho các chi tiết chịu va đập chịu tác động của tải trọng có chu kỳ nh ở cơ cấu đế supap và xe supap .Chì có trong xăng có tác dụng nh một loại dầu bôi trơn giữa các bề mặt chi tiết chuyển động tơng đối với nhau .
Nếu sử dụng xăng khơng chì, các nhà sản xuất động cơ phải cung cấp cá xupáp cứng hơn chịu đợc ăn mịn khi khơng có mặt của chì.
Sự lu thơng xăng khơng chì ở Châu Âu đợc kiểm sốt bằng tỷ lệ ơ tơ có van xupáp cứng.Lợng xăng khơng chì bán ra tăng đều đặn kể từ những năm 1980, mặc dù cịn có sự khác biệt lớn giữa các nớc, nhng sau đó, khơng những lợng xăng chì bàn ra giảm liên tục mà cả nồng độ chì đặc trng trong xăng đã giảm rất nhiều ở Châu Âu, từ 0,4g/l xuống còn 0,15g/l.
Ngày nay vẫn còn một phần ơ tơ đang sử dụng ở Châu Âu có xupáp xả mềm. Do khơng đợc chì bảo vệ, những xupáp này bị ăn mịn đi (thuật ngữ chun mơn gọi là VSR-sự lõm xupáp )
VSR ban đầu dẫn tới việc làm giảm thời gian nhàn rỗi của động cơ, dẫn tới tốn nhiên liệu hơn và sau đó làm hỏng ống xả. Sau cùng,VSRcó thể dẫn tới cháy xupáp và làm hỏng động cơ.
Vấn đề VSR đã đợc Shell và các công ty khác nghiên cứu kỹ lỡng khi xăng khơng chì đợc giới thiệu ở Mỹ và khi xăng khơng chì lu hành ở Châu Âu và nồng độ chì bị giảm xuống.
Từ cuối năm 1980 với mong muốn giảm hoặc hạn chế chì bên cạnh việc cần thiết tiếp tục bảo vệ thichs hợp cho rất nhiều ô tô ở Châu Âu đang sử dụng xupáp mềm đặt ra một vấn đề phức tạp cho các nhà sản xuất động cơ, các công ty xăng dầu và các nhà cung cấp phụ gia nhiên liệu.các phụ gia thay thế hầu hết dựa trên alkai kim loại hoặc phốt pho đã đợc phát triển nhằm để ngăn cảc hoặc hạn chế VSR khi khơng có mặt của chì.
*Ngun nhân có sự lồi lõm xupáp –VSR.
Sự ăn mòn tạo ra hiện tợng lõm mặt đệm xupáp, đợc gọi là VSR, đợc bắt đầu với các mối hàn cục bộ của xupáp và mặt tựa xupá. Sau đó dẫn đến sự phân tích –gọi là ″bung ra ,, của các phần tử kim loại nhỏ trên mặt tựa.
Những phần tử kim loại này có thể bị ơ xy hố và dính vào xupáp tạo dần thành các hạt ơ xít kim loại cứng. Tác động lặp đi lặp lại của các hạt này vào mặt tựa dẫn đến sự phá vỡ, bong ra và làm mài mòn lớp vỏ bọc mặt tựa xupáp.
Các hợp chất chì đợc tạo thành từ việc đốt cháy chì chống lại hiện tợng VSR nhờ tạo thành một lớp mỏng ơ xít và sulphat chì trên bề mặt của xupáp và mặt tựa xupáp.
Những lớp mỏng này ngăn cản việc tiếp xúc giữa kim loại vơí kim loại lọi vì thế tại các mối hàn cục bộ tạo thành một trạng thái cân bằng giữa việc liên tục bào mòn và đồng thời đợc làm đầy thêm từ nhiên liệu. Các động cơ có tốc độ và nhiệt độ cao hơn làm tăng tốc độ ăn mịn lớp bao phủ, do đó cần phải có hàm l- ợng chì cao hơn để chống lại q trình VSR.
Ngồi ra điều kiện hoạt động của xe cũng ảnh hởng tới VSR, nó tăng theo:Tốc độ động cơ và tải trọng của phơng tiện.
Các động cơ trong các xe đời cũ hiếm khi phải hoạt động với tốc đọ cao trong một thời gian dài và trong điều kiện phức tạp, bao gồm cả thời gian nghỉ, chạy chậm và có tải, đợc đem ra so sánh với động cơ chạy tốc độ không đổi cho thấy tốc độ bao mòn đối với động cơ chạy trong điều kiện phức tạp sẽ thấp hơn động cơ chạy với tốc độ khơng đổi vì lý do sau:
-Tốc độ trung bình và nhiệt độ thấp hơn.
-Có nhiều cơ hội để tạo nên các màng bảo vệ trên mặt tựa xupáp trong điều kiện hoạt động này.
Các động cơ chở khách ở Châu Âu thơng thờng có động cơ nhỏ hơn các ơtơ ở Mỹ và lại hoạt động với tốc độ cao hơn.
Hiện tơng lu chì.
Khi một động cơ đang chạy xăng chì, chì bám lại trên xupáp và mặt tựa xupáp bị bào mòn đi và đợc nhiên liệu bổ xung vào . Nếu một đông cơ trơc đây đã chạy xăng chì, nay chuyển sang chạy xăng khơng chì thì tốc độ VSR có thể bị châml lại. Lợng chì tồn đọng lại này gọi là lu chì sẽ góp phần bảo vệ xupáp cho đến tận khi nó bị hao mịn hồn tồn.
Sự bảo vệ này có thể kéo dài lên tới 20000 kmcho một số động cơ chạy trong điều kiện thơng thờng. Tuy nhiên nó cũng có thể ruý bớt thời gian rất nhanh với các động cơ hoạt đông với tốc độ nhanh.
*Tác dụng làm đệm cho quá trình cháy.
-Các hạt chì mịn khi cháy bao quanh kín buồng cháy.
3.Các chất độc hại thải ra khi sử dụng xăng pha chì và tác hại của chúng. -Hydro cac bon:
Kí hiệu :CH/CnHm
Carbur hydrogene cháy khơng hết khí (CnHm)HC là nguồn gốc tạo thành dầu mỏ nói chung (Crude oil) và sau giai đoạn chế biến dầu mỏ cho ra đợc xăng (gasolime) dầu cặn (diezel fuel), xăng hố lỏng (LP gas),và nhớt (Lubi cating oil).
Đây là chất khí độc ,làm ơ nhiễm mơi sinh do nhiên liệu cháy khơng hết ,do thiếu khơng khí hoặc điều kiện cháy trong buồng nổ không thuận ,tốc độ cháy giảm ,hoặc là xăng bay hơi ra ngoài do kẽ hở của hệ thống nhiên liệu.
CnHm bao gồm: +,Acrolein CH2=CH – COH (0.25mg/m3). +,Fomoldehyd H-COH (1.2mg/m3) +,Crotonaldehyd CH3-CH =CH-COH (6mg/m3). +Acetaldehid CH3- COH (360mg/m3). +,Methylethylketon CH3- CO- CH2-CH3 (390mg/m3). +, Aceton CH3 –CO- CH3(100mg/m3).
Loại khí này gây hại sức khoẻ cho con ngời nh :đau mắt ,viêm phổi, ung th phổi,ung th họng, và làm tỏn hại thần kinh.
-Cabon monoxide. Kí hiệu:CO
Khí CO là một chất khí rất độc khơng màu khơng vị gây ra các bệnh nhức đầu buồn nơn khó thở và chéet ngời nếu hít vào lợng q lớn khí CO khoảng 0.02mg/l khơng khí liên tục trong 15 phút .bản chất của CO làm cản trở sự chuyên trở khí ơ xyzen (O2)của hồng cầu đi ni các mô của cơ thể.
Bất kỳ nguyên nhân nào làm giảm lợng ơ xyzen cho q trình đốt cháy nhiên liệu đều làm tăng lợng CO thốt ra ngồi.
Kí hiệu :NOx.
Có trong khí xả là do q trình cháy nhiệt độ q cao (thái q )Nừu trong khơng khí có 80% khí nitrogen và 20% ơ xygen đợc nung nóng tới hạn (13700C) thì chúng kết hợp với nhau tạo thành oxyde nitrogen.
Trong buồng đốt NOx sinh ra tỉ lệ xăng –khơng khí α=1(1/15)lúc này máy khoẻ nhất (công suất cực đại )nhng lại sinh ra NOx nhiều nhất .Trong khói mù ,khí NOxcó bụi màu nâu tạo thành khí ozone gây ra mùi khó chịu ,hít vào bị sặc ,cay mắt nghẹt thở ,đau dạ dày ,lợng NOxtrong khong khí vợt quá 0.005mg/lít.
-SO2,SO3. Loại khí này gây tổn hại đờng sinh dục.
SO2,SO3 cùng hơi nớc của sản phẩm cháy tạo ra các hơi a xít H2SO4, H2SO4 ăn mịn khơng chừa thứ gì trừ (pb). Lợng SO2,SO3cho phép khơng vợt q 0.02mg/l.
-Hợp chất hữu cơ của chì và o xít chì.
Chất này có trong khí thải của động cơ xăng vì ngời ta pha Tetrethyl chì- Pb(C2H5)4 vào xăng để chống kích nổ.Ngời bị nhiễm chì nhẹ thờng có biểu hiện rối loạn cảm xúc cà chuyển hoá gây nên các triệu chứng hầu hết là về tâm thần học chúng tham gia vào các phản ứng miễn dịch học gây nên các triệu chứng lâm sàng. Những nghiên cứu về động vật chỉ rằng ảnh hởng của chì đối với bào thai dờng nh lớn hơn nhiều so với giai đoạn phát triển thể chất về sau.
4.Tại sao phải loại bỏ xăng pha chì.
*ý nghĩa: Việc loại bỏ xăng pha chì là vì bảo vệ sức khoẻ của mọi ngời dân, đặc biệt là trẻ em và vì sự nghiệp bảo vệ mơi trờng, phù hợp với chủ trơng của Đảng và pháp luật của Nhà nớc ta đồng thời phù hợp với su hớng hiện nay của quốc tế.
*Tác hại chung đến ngời dân:
Chì là một trong những nguy cơ gây hại cho sức khoẻ con ngời, nó tác động nên hệ thần kinh, hệ tiêu hoá (đặc biệt là thận ), hệ tuần hoàn (đặc biệt là tim ). Đặc biệt nghiêm trọng là tác hại của chì đối với trẻ nhỏ, làm tổn thơng hệ thần kinh: qua khảo sát, nghiên cứu ngời ta xác định là với một lợng chì rất nhỏ cũng có thể gây nên sự giảm chỉ số thông minh rẫn đến việc mất khả năng học tập của trẻ em. Với hàm lợng chì 10mcrogram/decilter sẽ làm giảm 4 đơn vị chỉ số thơng minh (IQ) và cịn có thể dẫn đến sự chậm phát triển trí não của trẻ em. Con ngời hấp thụ hàm lợng chì cao sẽ dẫn đến chết. Nhiều trờng hợp ngộ độc và đầu độc bằng hợp chất chì đã xảy ra trên thế giới. Chì là một chỉ tiêu an tồn thực phẩm.
*Tác hại đối với môi trờng sống,nhất là khu vực đô thị.
Tại các đơ thị lớn nh Hà Nội và TP Hồ Chí Minh,hàm lợng chì trong khơng khí có nơi vợt q từ 1,2-1,8 lần tiêu chuẩn cho phép (Theo trung tâm kỹ thuật môi trờng đô thị và khu công nghiệp thuộc ĐH Xây dựng Hà Nội và trung tâm công nghệ môi trờng thuộc viện mơi trờng và tài ngun,ĐH quốc gia TP Hồ Chí Minh).
Chì tự do, hoặc hợp chất chì đợc thải ra dới dạng bụi mịn ,tồn tại nơ nửng trong khơng khí kéo dài hàng ngày, hàng tuần và có khi cịn nâu hơn nữa càng gây nên nhiều tác hại nguy hiểm, thờng xuyên cho sức khoẻ con nhời không những ở thời gian cao điểm, tắc xe mà cịn cả một thời gian dài sau đó. Có thể kết luận rằng, xung quanh ta-những ngời dân ở thành phố phải chịu đựng 24/24 giờ trong ngày sự tác động của bụi chì bay lơ lửng thờng xun trong khơng khí.
Nguồn thải bụi chì vào mơi trờng đơ thị chủ yếu do các phơng tiện cơ giới đ- ờng bộ gây ra. Trên 75% chì trong xăng sau khi cháy đợc thải ra ngồi và chiếm tới 95% bụi chì trong khơng khí đơ thị. Hàng năm lợng bụi chì do sử dụng xăng pha chì thải ra ở Việt Nam xấp xỉ 200 tấn trong đó Hà Nội và TP Hồ Chí Minh chiếm tới cỡ 100tấn (50%).Đó là cha kể các yếu tố khác nh mật độ,tốc độ xe, tắc ngẽn giao thơng gây ra chất thải chì nhiều hơn.
*Tác hại đối với ngời lao động làm việc tiếp xúc với xăng chì.
Mơi trờng lao động của các cơng nhân xăng dầu, cán bộ thờng xuyên làm việc với xăng pha chì đã bị ơ nhiễm chì nặng, có nơi nồng độ chì trong mơi trờng làm việc gấp đến 50-60 lần tiêu chuẩn cho phép (Viện vệ sinh lao độngk và bệnh nghề nghiệp , Bộ y tế).Nếu nồng độ chì trong mơi trờng làm việc q 0,25mg/m2
sẽ bị ngộ độc chì và dẫn đến các bệnh thần kinh ,tiêu hố, tuần hồn. Ngồi ra rị, rỉ xăng chì sẽ dẫn đến chì lắng đọng trong đất, chảy vào nguồn nớc.Và nh vậy xăng chì vừa gây ơ nhiễm cho mơi trờng khơng khí vừa cho cả mơi trờng n- ớc và đất.
Kết quả thử chì liệu (hàm lợng chì trong nớc tiểu)củ Viện Vệ Sinh Lao động và bệnh Nghề nghiệp (Bộ Y Tế) cho thấy,trong số các bộ Cảnh sát giao thông làm việc ở các nút giao thông đô thị,lái xe,thanh tra giao thông,thuỷ thủ tàu biển...hoặc các cơng nhân vận chuyển xăng chì đã đợc thử thì số ngời có chì liệu đạt tới 80mg/l rất cao, chiếm 4,6% ngời đợc thử.
*Loại đợc chì trong xăng đồng thời chúng ta cũng làm giảm đáng kể các chất khí thể nh HC, CO, NO ...vào mơi trờng khơng khí và tiết kiệm ngân sách.
Một nguyên nhân khác của việc loại bỏ chì trong xăng là do các xe hơi đời mới có lắp đặt bộ chuyênr đổi xúc tác nhằm làm giảm lợng khí thải có hại ra khơng khí mà chì là tác nhân làm giảm tuổi thọ của bộ chuyển đổi xúc tác này.
Tại các quốc gia đã và đang hoàn thành việc chuyển đổi này, ngời ta đã thấy rõ sự cần thiết rõ rệt hàm lợng chì trong khơng khí, nó đợc giảm rõ rệt ngay từ
khi chơng trình giảm hàm lợng chì đợc thực hiện. Nh là hệ quả của sự giảm hàm lợng chì trong khơngkhí là sẹ cải thiện về sức khoẻ, giảm đáng kể chi phí về y tế.Tại Mỹ, chính phủ đã tiết kiệm đợc 10USD cho 1USD đầu t vào việc loại chì