در تعریف علمی، عدد اکتان مقیاسی است برای نشان دادن مقاومت سوخت بنزین و یا دیگر سوخت ها در مقابل عوامل  ترمودینامیکی مانند  گرما ، فشار و شروع احتراق خود به خود و بدون حضور جرقه، در تعریف آزمایشگاهی، عدد اکتان بنزین عبارت است از درصد ایزو اکتان درمخلوط با نرمال هپتان که دارای خاصیت ضد کوبشی برابر با یک بنزین مورد آزمایش در شرایط آزمون استاندارد باشد. به زبان ساده تر هر چه عدد اکتان  یک سوخت بیشتر باشد آن سوخت در مقابل پدیده احتراق مخرب فشار و گرما نیز مقاوم تر است. عدد اکتان در واقع مشخص میکند که سوخت تا چه میزان توانایی متراکم شدن قبل از احتراق خودبه خودی را داراست. ماده هیدروکربنی هپتان نرمال که از نفت خام و برش نفتا استحصال می شود دارای خاصیت متراکم شدن بسیار ضعیفی است و در مقابل ماده هیدروکربنی ایزواکتان نیز قابلیت متراکم شدن بسیار بالایی دارد پس، اگر بنزینی دارای مقادیر بسیار بالایی از اکتان یا همان ایزو اکتان باشد، بنزین بسیار خوبی از نظر مقاومت در برابر خود سوزی محسوب میشود.

بنزین استخراج شده از نفت خام درجه اکتان 60 داشته لذا مستقیما نمی توان مورد استفاده قرار داد و عدد اکتان آن بایستی بین 78 (بنزین معمولی) تا 93 (بنزین سوپر) باشد. اوایل موتور ماشین ها با صدا و با راندمان پایین کار می کردند و بنزین مورد استفاده باعث ایجاد ضربه و نهایتا صدمه به موتورها می شد. در سال 1920 میلادی با کشف تترا اتیل سرب (TEL) و مخلوط آن با بنزین ضمن کاهش ضربه، راندمان موتورها نیز افزایش یافت و این امکان را به صنعت هواپیما و خودرو سازی داد تا بتواند موتورهایی کوچک با قدرت بالا و اقتصادی تر تولید کنند بدون آنکه در راندمان و درجه آرام سوزی موتور اختلالی ایجاد گردد.

چگونه سرب درجه اکتان را افزایش می دهد
در سال 1992 کشف گردید که اگر تترا اتیل سرب به سوخت اضافه گردد ذرات سرب و اکسید سرب PbO در موقع احتراق تولید شده و با افزایش درجه اکتان باعث می شود تا بنزین آرام و نرم بسوزد و از ایجاد ضربه جلوگیری گردد. با اضافه نمودن 1-2 دی برمو اتان (1,2-dibromoethane) به بنزین، سرب به صورت بخارات برمید سرب (PbBr) از طریق اگزوز از محفظه خارج می شود و بدین طریق سرب که یک عنصر سمی می باشد وارد هوا می شود.
در تترا اتیل سرب یک اتم سرب به صورت کوئوردیناسیون چهار وجهی توسط 4 گروه اتیل احاطه شده است. پیوند C-Pb بسیار ضعیف بوده و در اثر حرارت سریعا شکسته شده و باعث ایجاد سرب و رادیکال های C2H5 می شود و فرآیند احتراق با واکنش های رادیکالی ادامه می یابد.

مشکل چیست؟
در استفاده از تترا اتیل سرب دو مشکل اساسی و مهم دیده شده است:
1- سرب خارج شده از اگزوز در محیط زیست را به خطر می اندازد. مطالعات انجام شده نشان می دهد بهره هوشی بچه هایی که در منازل کنار بزرگ راه ها زندگی می کنند بدلیل بالا بودن مقدار سرب، پایین می باشد. سیستم اعصاب و سیستم خون و کلیه ها بیشتر در معرض خطر آلودگی سرب قرار دارند.
2- گاز خروجی از اگزوز شامل گازهای خطرناک مونواکسید کربن CO و مونواکسیدنیتروژن NO می باشد و می توان در بنزین بدون سرب به روش تبدیل کننده کاتالیستی گازهای مذکور را حذف نمود. ولیکن روش تبدیل کاتالیستی در بنزین سرب دار بدلیل اینکه سرب سم کاتالیست می باشد، امکان پذیر نیست.

مواد جایگزین TEL
مخلوط کردن ترکیبات اکسیژن دار (Oxygenates) مانند الکل ها و اترها به بنزین موتور از ابتدای سال 1970 آغاز گردید. در سال 1990 آژانس حفاظت محیط زیست در آمریکا (Environment Protection Agency)EPA قوانینی را صادر نمود که طبق آن طرح بنزین فرموله (RFG) بمنظور کاهش اساسی در نشر ترکیبات آلی فرار و آلاینده های سمی هوا ارائه گردید. این قوانین متعاقبا طی بحث و تبادل نظر با صنایع، سازمان های ایالتی فدرال، محیط زیست و گروه های مصرف کننده، توسعه یافت و موجب فرموله شدن بنزینی گردید که علاوه بر بهسوزی، دارای ویژگی های عمملی بنزین معمولی است. بنزین فرموله فاقد هرگونه تاثیرات مضر در عملکرد خودروها، دوام موتور و ترکیبات سیستم سوخت می باشد، در واقع بنزین اکسیژن دار با استانداردهای جدید است.

بنزین فرموله در موارد زیر با بنزین معمولی متفاوت است:

• بنزین فرموله شده دارای میزان پایین تری از ترکیبات آلوده کننده هوا است.
• قابلیت تبخیر بنزین فرموله از بنزین معمولی کمتر است.
• بنزین فرموله دارای ترکیبات اکسیژن دار است.

بنزین از ترکیبات هیدروکربنی متفاوتی مانند آروماتیک ها ، اولفین ها و بنزن تشکیل شده است که کلیه این ترکیبات موجب آلودگی هوا می گردند اما بدلیل پایین تر بودن میزان این ترکیبات در بنزین فرموله، انتشار آلاینده های مضر نیز کمتر خواهد بود. بطور خلاصه می توان گفت ارائه بنزین فرموله (MMA) منجر به سازگاری بهتر بنزین می گردد که علاوه بر سوختن بهتر و کاهش میزان تبخیر آن شامل ناخالصی های کمتری نیز می باشد و برای حفظ سلامت انسان و محیط زیست مفید خواهد بود.