點心優課，每周一種物質，每天一個角度，化學日課帶你開眼看世界。

在上一期的生活中的化學裡，我們揭開了隐藏在我們身邊無處不在的石油的真面目。它們形态各異，卻都與石油有着千絲萬縷的聯系。但其實啊，石油剛剛從大地深處提取出來時，隻是一些黑乎乎又粘稠的液體。那麼究竟是人性的泯滅還是道德的淪喪，讓石油變成了這副模樣？請走進今天的節目——石油整型記。

石油的組成

我們通常把剛提取出來且未經過處理的石油稱為原油，是一種黑褐色并帶有綠色熒光的粘稠液體，同時也伴随着着特殊的氣味。有個成語說得好，那就是對症下藥。在了解石油怎麼整形前，我們先要來探尋石油組成的奧秘。

看石油那個長相，我們也就知道這不可能是一種純淨物，必然是多種成分的混合物。從元素組成上來說，碳和氫幾乎占據了總質量百分之九十以上，其中碳更是達到了百分之八十以上。這兩種元素幾乎是一切生命的基礎，因此也有假說認為石油是動植物殘骸埋在地下形成的，不過至今仍未定論。剩餘的那百分之幾，硫、氮、氧則占據了主要位置。剩餘的就是及其微量的金屬元素，這個也與石油的産地密切相關。我們常常聽說氮氧化物和硫化物污染空氣破壞大氣環境，不僅如此，在石油中這些元素也都是有害的，所以在生産中我們會将它們分離。

元素是組成物質的基礎，那麼石油中主要是有哪些物質呢？石油中最主要的有機物稱為烷烴，其它含量較高的還有環烷烴和芳香烴。這些物質同學們可能不太熟悉，但其實它們都是有機化學中非常基礎的物質，在高一高二的時候我們就會跟它們親密接觸了。舉一個生活中簡單的例子，同學們可能聽說過甲烷，分子式為CH4，甲代表數字一，也就是這個烷烴中含有一個碳原子。石油中的烷烴大部分都是十幾烷，碳原子變多了，體積龐大，同時也使得它更不容易燃燒完全。如果我們的汽油裡面都是這麼大的烷烴分子，那麼汽車後面可能就都是黑煙滾滾了。所以在使用石油的工程中，我們會進行一番“整容”。

石油的工業提煉

石油的提煉步驟大緻可以分為三步，第一步是預處理，第二步是蒸餾，第三步則是裂化和裂解。看起來名字挺高端，其實運用的都是簡單的物理或者化學原理。

第一步預處理是為了除去石油中所含的雜質，比如水和各種鹽類。這裡我們提到的鹽可不是我們吃的食鹽，而是一種金屬的化合物，不過我們吃的氯化鈉本身也可以歸在鹽類中。由于工業設備每天需要處理大量原油，裡面含有的少量鹽會不可避免會産生鹽垢，同時鹽會少量水解産生腐蝕設備的物質，所以源頭上降低鹽的含量是有必要的。這一步通常是由物理沉澱法或者電化學方法實現的。

第二步則是非常關鍵的一步，經過了蒸餾的石油才可以說是有了自己的生命。蒸餾本身也分為兩種，常壓蒸餾和減壓蒸餾。首先我們來說一說什麼是蒸餾，這個也是我們高中化學裡會學習到的一種混合物的分離方法。我們常常聽說蒸餾水，卻很少知道蒸餾到底是什麼。它的原理是，在液體體系中不同組分的沸點不同，我們加熱使不同沸點的物質分步蒸出，這樣就能達到分離的效果。

但是，由于石油内部組分過多且沸點連續，我們很難通過常規蒸餾方法得到我們需要的物質。這時候我們就引入了一個新玩意，它叫做常壓蒸餾塔。這是一個非常高的朋友，内部大約有四十幾層，整體高度可以達到幾十米。理論上隻要每一層足夠高，那麼物質就可以分離完全，但事實上我們很難有那個經濟成本去做到，所以物質的分離不會那麼完全。但是對這些工業原料而言，我們的純度要求不會太高。經過常壓蒸餾後，汽油、柴油、煤油等各種東西大多已經分門别類。

接下來就是減壓蒸餾。為什麼要減壓呢？這就要提到一個高深的物理知識了，不過有一定高中物理知識基礎的同學會知道：物質的沸點會随着壓力改變，通常壓力越低沸點也越低。降低壓力，物質沸點降低，我們所需要加熱到的溫度也就變低了，這就防止了一些有效成分在高溫下被破壞。減壓蒸餾的操作存在一定危險性，這也提醒同學們實驗的時候一定要規範操作，提前檢查儀器，防止危險發生。

第三步為裂化和裂解，裂化顧名思義把東西分裂。這一步的本質也就是把較長的烷烴分解為較短的烴類化合物，不過經曆了這一步仍然還是有一些較長的分子。裂化的條件相對較為嚴格，可能需要高溫高壓催化劑。裂解就是更強烈的裂化，需要700度到1000度高溫。在裂解氣中，我們就可以得到較為純淨的工業原料，比如聚丙烯塑料的單體丙烯。當然，其中最著名的産物就是乙烯，這個物質的産量通常也作為衡量一個國家的工業水平的标準。我們用的塑料聚乙烯，它的原料大部分就來自于此。

而很多其他的産品，就存在于殘渣中和反應釜中留下的渣油中。由于它們的含量較低，分離手段也更為複雜。很多藥物的合成原料也就從這裡面提取出來，沒錯，就是從殘渣裡面出來的。看着身邊的各種東西，你怕了嗎？但作為一個化學人我們知道，我們不在乎它的過去，重要的是現在的性質，安全無毒就沒問題。

在石油的每一步處理中，都濃縮了人類百年的智慧。從烏黑一坨到各式各樣的精品，石油也是經曆了多重考驗。那麼在石油工業中，我們學習到了什麼呢？ 石油主要碳和氫，組成物質是烷烴；一步原油預處理，雜質鹽類都清洗；二步蒸餾分混沌，所有物質都理順；三步裂化和裂解，長鍊烷烴都分解。

接下來又到了激動人心的問答環節！

1. 什麼是炔烴、烷烴、烯烴呢？它們又有什麼區别？

2. 蒸餾是分離混合溶液的一種常用手段，那麼普通的蒸餾能夠在兩者沸點差别多少度的情況下達到良好的效果呢？

在對石油的研究中，人類從未停下腳步。那麼在最前沿的研究中，石油又扮演一個什麼樣的角色呢？請收看下期節目——化學前沿。

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