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石油和化工共塑现代生活版图

中国石油学会
传播石油知识,弘扬石油精神
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石油,被誉为深埋地下的“黑金”,是地球深处亿万年积累的能量之宝。它不仅是现代化社会不可或缺的能源之一,更是现代工业不可或缺的原料之一。通过精密的炼油过程,它变为汽车的动力源、航空器的燃料,乃至我们日常使用的塑料、橡胶等材料。

化工,则是将石油从原料转化为各种物质的魔法师。从塑料到纤维,从医药到化肥,化工产品渗透到我们生活的方方面面。它们不仅提供了丰富的物质基础,更通过合成、改性等技术创新,推动着人类文明的不断进步。

通过深入了解石油和化工,我们将探寻它们在现代社会中的巨大影响:能源交通、化学工业、医疗领域、食品行业、纺织服装,等等,都有石油和化工的身影。接下来,我们将一同踏上探索之旅,探寻这两个领域背后的科技世界。

能源交通的砥柱

石油在能源方面的应用是最为显著的。通过炼油工艺,我们可以得到各种产品,其中最为大众熟知的就是汽油和柴油。汽油是内燃机车辆的主要燃料,如汽车和摩托车,而柴油则驱动着大型卡车、船舶和柴油机车。这些能源的利用推动了交通工具的发展,提高了运输效率,使得人们的生活更加便捷。其他的能源产品例如天然气,作为清洁能源的一种,被广泛应用于发电、供热和工业生产;液化石油气则成为家庭烹饪和供暖的理想选择……这些能源的多样性使得石油推动了能源行业的创新与发展。

在交通领域,石油产品的应用不仅仅局限于燃料,合成材料中的塑料和橡胶是化学工业的产物,而这些材料在汽车制造中起到了不可或缺的作用;轻量、耐用的塑料零部件不仅减轻了车辆的质量,提高了燃油效率,同时也延长了车辆寿命;合成润滑油,保障了引擎的正常运转,降低了磨损和摩擦……

石油和化工在能源和交通领域发挥着举足轻重的作用。未来,我们期待它们在这两个领域继续发挥重要作用,为全球可持续发展和环境友好的交通提供更多可能性。

便利的化工制品

在我们的生活中,石油还被用来制造各种各样的化工制品。因为石油是一种由许多不同的烃类化合物组成的混合物,而这些化合物可以通过化学反应转化成我们所需的各种化学品,比如塑料和橡胶。

塑料是化学工业中使用最为广泛的产品之一。我们通常将塑料的使用和饮料瓶、饭盒以及玩具等联系在一起,这些材料或硬或柔韧,颜色五彩斑斓,在加热时软化并可燃烧。而从化学的角度来讲,塑料是在软化时易弯,在硬化时能保持自身形状的一种有机材料。自然界存在天然塑料,例如琥珀和橡胶,但现在人造塑料使用更为广泛,所有塑料都是聚合物,它们的分子由无数个重复单元构成,塑料的性能取决于它们的分子结构,单个且没有分支的链倾向于形成光滑黏稠的物质,而当链之间产生交联时,物质的强度就会增加。

橡胶是另一个化学工业中的重要产品,广泛应用于汽车轮胎、工业机械零件等领域。橡胶可以保持一定的弯曲性或被硬化。19世纪初,天然橡胶成为重要的工业原材料,但其供应不足和价格波动困扰着产业发展。20世纪初,随着化学工业的兴起,化学家成功合成了合成橡胶,这极大地促进了橡胶工业的发展。合成橡胶的制备过程离不开石油和化工,石油提供了丰富的原料用于橡胶的合成。合成橡胶的出现不仅解决了天然橡胶的供应问题,更为橡胶制品的生产提供了多样性和可控性。在现代,橡胶在石油和化工领域的应用涵盖汽车轮胎、工业密封件等多个领域。石油中的化学物质和化工工艺的进步推动了橡胶产品的不断升级,提高了其耐磨、耐高温、抗老化等性能,橡胶成为现代工业和日常生活中不可或缺的材料之一。

药品制造与石油衍生物的应用

药品制造和石油衍生物的交汇点始于20世纪初,随着化学工业和制药技术的飞速发展,这两个领域之间的紧密联系逐渐显现,为医学和生命科学的进步提供了关键支持。

20世纪初期,药物主要依赖天然物质的提取和合成。然而,随着石油工业的崛起,石油中的化合物成为药品制造的有力原料。早期的药物,如液体石脑油和苯酚,是从石油中提取的。这为一些抗菌剂、麻醉剂和解热镇痛药的制备奠定了基础。这些药品的生产过程往往需要极高的精度和技巧,因此也成为化工领域的一个重要应用。

随着时间的推移,石油衍生物在药品制造中的应用变得更加复杂多样。石油提炼出的分馏产物,如乙烯和丙烯,成为合成药物的重要起始原料。药物合成的过程中,石油中的碳链结构被改造,形成了各种药物分子的基础。

石油和化工在医疗领域的应用不仅广泛而且深入。它们以各种意想不到的方式参与到医疗过程中,为人们的身体健康保驾护航。下次走进药店或医院时,不妨想一想,你手上的药品或者你看到的医疗设备,与石油和化工有着怎样千丝万缕的联系。

食品行业的幕后英雄

食品行业与石油和化工的交融始于20世纪初。早期,石油提炼的产物被用于食品添加剂,如合成香料和色素。然而,真正的食品工业革命发生在20世纪中叶。

20世纪50年代,石油和化工产业的技术创新催生了一系列食品添加剂的发展。其中,石油衍生的合成防腐剂和抗氧化剂成为食品加工中的常用材料,有效延长了食品的货架寿命,降低了食品腐败的风险。但是时至今日,人们仍对食品添加剂谈之色变。其实,各种美食中添加的食盐、香辛料等,也是食品添加剂的一种,并非可怕至极。人们惧怕添加剂,主要是因为一些报道中非法添加食品添加剂的案例给人们带来了刻板印象。讲一个笑话,曾看过一个冰淇凌的广告,广告中的“专家”对忧心忡忡的顾客保证说:“我们的冰淇凌不包含3-甲氧基-4-羟基苯甲醛,只包含天然香草醛。”然而,3-甲氧基-4-羟基苯甲醛就是天然香草醛的化学名称,这就好比是说“饮料中完全不含一氧化二氢,只包含水”。但是从现实的角度来讲,可以说没有添加剂,就没有现代食品工业。正是化学发酵和提纯技术的不断进步,才有了今天便捷而又美味的世界。

如今,城市的扩张、人口的膨胀,使得粮食生产成为亟待解决的重要问题。据统计,全世界15%~20%的人口处于饥饿状态,这时化学就可以用来改善粮食生产问题了。百年化学研究,为人们研制出了可以有效解决粮食危机的利器——化肥。

氮肥是十分重要的一种化肥。中国启蒙思想家徐寿翻译元素名称的时候把氮翻译成“淡气”,意思是冲淡了空气的气体。其实,氮气可不只是冲淡了空气,它占到空气体积的78%。而氨则是氮与氢的一种化合物。厕所中那种刺鼻的气味就是氨的味道,这是因为尿液中含有尿素,而尿素在一定条件下可以分解为氨气。

氨最初并不被人所重视,是一位德国化学家哈伯的出现让它走入了大众的视野。当时,德国对火药的原料硝石极度依赖进口。哈伯想,既然硝石的主要成分是氮,那能不能直接把空气中大量的氮拿来用呢?哈伯从实验室里摆着的那瓶“默默有闻”的氨获得灵感:如果能人工合成氨,不就是从空气中取得了氮?

1904年他成功发明了人工合成氨技术,被称为人类历史上最重要的发明之一。它不仅提供了火药来源,更重要的是可以被用来制造氮肥,氮是农作物必需的元素之一,但只有很少的农作物可以直接吸收空气中的氮,在氮肥这种廉价化学肥料出现后,人类的粮食生产进行全新的时代。

正是由于石油和化工在各个领域的广泛应用,人们才能享受到现代文明带来的许多便利。正是由于它们的发展,才更好地推动社会经济发展和改善人民生活。在未来的发展中,应当坚守绿色和可持续发展理念,积极探索石油和化工的新应用,为构建美丽中国贡献更多的力量。

作者:魏雨童 芦振博[中国矿业大学(北京)]

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