Tétraéthylplomb

Le tétraéthylplomb, ou plomb tétraéthyle ou tétraéthyle de plomb, est un liquide incolore, huileux, d'odeur caractéristique de formule brute Pb(C2H5)4 et très toxique.

Inscription sur une ancienne pompe à essence (États-Unis).

Tétraéthylplomb
Identification
Synonymes

Plomb tétraéthyle
No CAS 78-00-2
No ECHA 100.000.979
No EC 201-075-4
Apparence liquide visqueux, incolore, d'odeur caractéristique[1].
Propriétés chimiques
Formule brute C8H20Pb  [Isomères]
Masse molaire[2] 323,4 ± 0,1 g/mol
C 29,71 %, H 6,23 %, Pb 64,07 %,
Propriétés physiques
T° fusion −136,8 °C[1]
T° ébullition Se décompose au-dessous du point d'ébullition à 200 °C[1]
Solubilité dans l'eau : très faible[1]
Masse volumique 1,7 g·cm-3[1]
T° d'auto-inflammation supérieure à 110 °C[1]
Point d’éclair 93 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air en volume % dans l'air : 1.8-[1]?
Pression de vapeur saturante à 20 °C : 0,027 kPa[1]
Précautions
SIMDUT[3]

D1A,
NFPA 704
Directive 67/548/EEC

T+

N

Phrases R : 26/27/28, 33, 50/53, 61, 62,

Phrases S : 45, 53, 60, 61,
Transport
66
   1649   
[4]
Écotoxicologie
LogP 4,15[1]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Avec le tétraméthylplomb (en) (également très toxique), il constituait l'un des principaux composants des produits antidétonants (en) pour carburants, l'autre produit très utilisé en complément étant aussi un organométallique : le méthylcyclopentadiényle tricarbonyle de manganèse, également très toxique, mais a priori beaucoup moins problématique pour l'environnement que le plomb tétraéthyle, une fois qu'il s'est dégradé, après la combustion.

Ces dérivés du plomb avaient une fonction secondaire qui était de protéger les soupapes en évitant la récession de leurs sièges (on avait constaté durant la Première Guerre mondiale qu'une fine couche de plomb déposée dans le fut des canons avait un effet lubrifiant protecteur) mais leur première fonction était d’augmenter l’indice d'octane du carburant (anti-détonant).

L'ajout de plomb à l'essence n'est pas partout interdit ; ainsi selon l'ONU en 2015, 103 millions de personnes y étaient encore exposées rien qu'en Algérie, en Iraq et au Yémen[5].

Synthèse chimique

Le plomb tétraéthyle est obtenu par la réaction du chlorure d'éthyle et du plomb (sous forme d'un alliage de sodium et de plomb)[6].

4 NaPb + 4 C2H5Cl → Pb(C2H5)4 + 3 Pb + 4 NaCl

Propriétés physicochimiques et biologiques

  • À température élevée, il se décompose en formant du (CH3CH2)3Pb et des radicaux éthyles. Cette propriété a été mise à profit pour accroître l'indice d'octane des carburants utilisés dans les moteurs à explosion, entre les deux guerres mondiales, dans un premier temps, pour améliorer les performances des moteurs d'avions.

Ces radicaux éthyle réagissent avec d'autres radicaux, qui se forment spontanément pendant la phase de compression du mélange air-carburant. S'ils étaient seuls, ces autres radicaux formés lors de la compression entraîneraient une réaction en chaîne qui initierait la combustion avant qu'elle ne soit déclenchée par l'étincelle de la bougie. On évite ainsi les cliquetis du moteur, dysfonctionnements liés à un auto-allumage prématuré dans la chambre de combustion.

Biotoxicologie

En raison de sa structure non-ionique et de la présence des quatre groupes éthyles il est très lipophile. Le fait que le plomb tétraéthyle se solubilise spontanément et très bien dans les hydrocarbures vient de la faible polarité des liaisons carbone-plomb.

Son caractère lipophile le rend très bioassimilable, via la chaîne alimentaire, ou via la peau (passage transcutané).

C'est un polluant persistant (sa dégradation est très lente dans l'environnement, et en se dégradant il libère du plomb très toxique pour l'Homme, les animaux (saturnisme animal) et la plupart des plantes, et le plomb n'est ni biodégradable, ni dégradable.

C'est une des sources de saturnisme pour l'Homme. Il fait partie des polluants métallo-organiques persistants.

Histoire

C'est en 1921 que Thomas Midgley collaborateur de Charles Kittering[7] au sein des laboratoires de recherches de la General Motors (É.-U.), découvre la propriété antidétonante du plomb tétraéthyle et du plomb tétraméthyle lors de leur adjonction à l'essence.

En dépit de nombreux accidents mortels liés à des intoxications au plomb pendant la phase d'industrialisation, Standard Oil (Esso/Exxon) et General Motors créent la société Ethyl Gasoline Corporation qui va fabriquer et commercialiser le plomb tétraéthyle avec grâce à ses brevets une situation de monopole durant plus d'une décennie. En effet, ce produit avait été doublement breveté (pour sa fabrication et pour son utilisation) et la complexité de sa fabrication lui donnait une protection accrue contre la copie, permettant aux deux multinationales pétrolières et à General Motors de bénéficier de marges conséquentes. En pratique, il existait un produit de substitution et inoffensif, mais non brevetable et très facile à fabriquer par n'importe qui muni d'un distillateur : l'éthanol, qui aurait pu assurer le même rôle antidétonant que le plomb tétraéthyle, mais produire de l'éthanol n'aurait rapporté que des marges réduites aux sociétés concernée, sans en outre pouvoir leur assurer un monopole[8].

La combustion de millions de tonnes d'essence plombée a libéré d'énormes quantité de plomb dans l'air (ex : plus de 240 000 tonnes rien que pour l'Australie de 1932 à 2002 selon un calcul fait par Kristensen & al[9].

Il faut attendre 1972 pour que l'EPA entreprenne une action visant à interdire l'utilisation des plombs tétraéthyle et tétraméthyle dans les carburants, ce qui déclenche une riposte juridique presque immédiate des producteurs de plomb tétraéthyl. L'EPA, vainqueur du procès que lui a intenté l'Ethyl Gasoline Corporation, obtient l'abandon de l'essence plombée aux États-Unis entre 1976 et 1986. La même opération d'interdiction progressive ne sera effective qu'en janvier 2001 au sein de l'Union européenne, bien que certains États membres aient choisi de bannir plus tôt l'utilisation de l'essence plombée sur leur territoire.

En Afrique et Amérique du Sud, de très nombreux pays continuent d'utiliser massivement l'essence plombée ou ne l'ont interdit (comme au Venezuela) que récemment. Par exemple en 2015, 103 millions de personnes sont encore exposées au plomb de l'essence, en Algérie, Iraq et au Yémen[5].

Pollution atmosphérique globale

Clair Patterson qui cherchait à dater la Terre par une méthode de datation radiométrique (uranium-thorium-plomb) s'aperçut que son environnement à Caltech, non loin de Los Angeles, était fortement contaminé par le plomb. Il poursuivit ses recherches, dans un premier temps dans l'océan, puis dans les glaces polaires et jusque dans les aliments. Il put ainsi montrer que l'essentiel du plomb atmosphérique qui avait énormément augmenté depuis le début du XXe siècle était d'origine anthropogénique et pour une très grande partie issu du plomb tétraéthyle introduit dans l'essence. Le plomb étant depuis longtemps connu pour être un puissant neurotoxique, Patterson se lança dans une longue croisade pour son élimination.

Ce plomb est retombé en partie dans les océans (où il peut être en partie remobilisé et bioconcentré par le réseau trophique, ou bien il est retombé sur les sols où sa durée de demi-vie serait d'environ 700 ans[10].

Réglementation

C'est pourquoi les carburants contenant du tétraéthylplomb (0,1 à 0,4 g·l-1 d'essence) tendent à disparaître depuis les années 1980 et sont interdits à la vente dans toute l’Union européenne depuis l'an 2000, mais encore très utilisés dans les pays pauvres, et avec des taux de plomb parfois supérieurs à ceux qui étaient en vigueur aux États-Unis où ce produit a été le plus utilisé.

Notes et références

  1. TETRAETHYLPLOMB, fiche(s) de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée(s) le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. « Plomb tétraéthyle » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  4. Entrée du numéro CAS « 78-00-2 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 28 novembre 2008 (JavaScript nécessaire)
  5. PNU (2015). Leaded Petrol Phase-out: Global Status as at January 2015 (2015). Consulté 22 janvier 2016
  6. Seyferth, D., « The Rise and Fall of Tetraethyllead. 2 », Organometallics, 2003, volume 22, pages 5154-5178.
  7. Charles F. Kettering and the 1921 Discovery of Tetraethyl Lead In the Context of Technological Alternatives, Bill Kovarik, Ph.D. « Copie archivée » (version du 8 juillet 2006 sur l'Internet Archive)
  8. (en) Jamie Lincoln Kitman, « The secret history of lead », The Nation, New York,‎ (lire en ligne).
  9. L. J. Kristensen, « Quantification of atmospheric lead emissions from 70 years of leaded petrol consumption in Australia », Atmos Environ., vol. 111,‎ , p. 195–201
  10. Semlali RM, Dessogne J-B, Monna F, Bolte J, Azimi S, Navarro N, et al. Modeling lead input and output in soils using lead isotopic geochemistry. Environ Sci Technol. 2004;38(5):1513–21

Voir aussi

Bibliographie

  • Jamie Lincoln kitman, L'Histoire secrète du plomb, éditions Allia, août 2005. (ISBN 2844851878)

Articles connexes

  • Ethyl Gasoline Corporation
  • Charles Kittering
  • Thomas Midgley (inventeur du tétraéthylplomb)
  • Saturnisme, saturnisme animal
  • Pollution de l'air
  • Pollution automobile
  • General Motors
  • Méthylcyclopentadiényle tricarbonyle de manganèse

Lien externe

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