石油的奥秘——石油的自述·我的传奇之一

我叫石油，还有一个孪生兄弟，叫天然气。

一千多年前，沈括在他的《梦溪笔谈》中根据我“生于水际砂石，与泉水相杂，惘惘而出”正式给我起了这个名字。不仅如此，他老人家还对我进行了细致的考察，做出了“……盖石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而竭”的大胆判断，预言我将“后必大行于世”。

应该说，他的预言在千年之后成真了。在现代社会，我的作用称得上呼风唤雨了吧。不服吗？人们的衣、食、住、行哪一样少得了我？

世人常常惊叹于我的神通变化，却不知道我的奥秘，借此机会，我就先做一个自我剖析吧！

有机物是我的灵魂

有机物通常是指由碳、氢元素组成的化合物及其衍生物，是有机化合物的简称。我主要是由碳、氢两种元素组成，按质量计算，碳占83%～87%，氢占12%～14%，剩下的1%～3%之中，有硫、氧、氮元素，还有极微量的磷、钒、钾、镍、硅、铁、钙、镁、钠等元素。所以，我是由多种碳氢化合物及其衍生物组成的混合物。

石油的构成

目前人类已知的有机化合物达上百万种，而无机物的数量仅仅有5万种。可以说，纷繁复杂、斑斓多彩的世界更多的是有机物的展现，而与人类生活息息相关的现代化工大多数也是石油化工的体现。

烃是我的本质

由于我的组成主要是碳和氢，人们便把“碳”中的“火”和“氢”中的“巠”组合在一起，写为“烃”。“烃”这一个字就道出了我的本质。

烃的结构可以分为链式结构和环状结构。相传这两种结构都是德国化学家凯库勒“梦”到的。凯库勒有一次前往伦敦的路上，在车上打了一个瞌睡。睡梦中他好像看见碳原子在眼前翩翩起舞，手牵着手，连成长排。于是烃的链式结构诞生了。

链式结构图

可是这一结构好像不适合某些化合物，例如苯，分子式为C6H6。凯库勒无法解释这个分子式的结构，冥思苦想了7年没有进展。怎么办呢？难不成还要接着做梦？果然，有一天晚上，他梦到一条蛇咬到了自己的尾巴，等他醒来突然领悟到这就是烃的另一种结构——环状结构。

环状结构图

五彩缤纷是我的本色

在人们的印象中，我是黑黝黝的，就像煤炭的颜色。实际上，绚丽多彩才是我的本来面目，从无色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色，哪一种颜色我都是本色出演。

我国古代的《富顺县志》上对石油的颜色已有了记载：“井里出的油，米汤油色白，绿豆油色清，栀子油色黄，墨漆油色黑，白者为上选。”在四川黄瓜山和天津大港油田都曾产出无色石油，玉门油田曾产暗绿色石油，克拉玛依油田产棕黄色、深褐色石油，四川自流井油气田产黄绿色石油等。其实，我纯正的颜色是无色或白色的，如同石蜡的颜色。

石油的不同颜色，与一种称为胶质和沥青质的物质有关。胶质和沥青质是石油中结构最复杂、相对分子质量最大的物质。在其组成中，除含碳、氢元素外，还有硫、氮、氧及其他一些微量元素。

石油中的胶质和沥青质如同人的皮肤中的黑色素，让人看起来有的皮肤白，有的皮肤黑。胶质和沥青质的颜色为深棕色至暗褐色，具有很强的着色能力，石油的颜色主要由于胶质和沥青质的存在而引起。而且，胶质和沥青质含量越高，石油的颜色也越深。

胶质、沥青质结构示意图

既然我的色彩这么丰富，那么这一特性是不是能为人类做点什么呢？没错，就是用来合成人工染料。

说起染色，我国早在春秋战国时期，人们便知道用紫草染衣服。帝王将相为了显示自己的尊贵，纷纷用紫绸子做衣服，正所谓“满朝朱紫贵”。而在欧洲，人们从海螺中提取紫色染料。美洲先人从仙人掌和霸王树上收集胭脂虫制得胭脂红染料。

而人类第一次研制出人工染料称得上是一段阴差阳错的故事。1856年，英国皇家化学院院长霍尔曼让年仅18岁的柏琴研究能够从煤焦油中提取有效治疗疟疾病的奎宁的方法。柏琴从煤焦油中提取了一种苯胺盐，再加上重铬酸钾进行氧化时，在实验的烧瓶底部得到了一种黑色的黏稠液体。当他用酒精清洗烧瓶时，却得到了一种颜色鲜艳的紫色液体，放进去一块布料也染成了同样的色彩。柏琴制出的黏稠液体就是世界化学史上第一种合成染料——苯胺紫。后来，英国女王维多利亚穿上了由苯胺紫染色的服装，紫色就成了那个时代的流行色。

继柏琴制成苯胺紫后，人们又得到了多种合成染料。最大的染料家族是偶氮染料。偶氮染料是因在染料分子中含有两个以上偶数的以双键相连的氮原子而得名的。偶氮染料的品种非常多，占所有人造染料品种总数的一半以上。偶氮染料具有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，从深到浅，样样齐全。另一类染料叫硫化染料，它的特点是颜色比较深，价格低廉，制造容易。几乎大部分黑色的布都是用硫化黑染的。除了硫化黑，还有硫化棕、硫化蓝、硫化绿等。

我的密度比水小

常温下液态的石油里面，化合物的相对分子质量一般都大于丁烷的58，而水的相对分子质量是18。但为什么水的密度会大于石油呢？

原来，这与烃和水各自的内聚能有关。内聚能是衡量分子间相互作用力强弱的一种能量，烃的分子之间的间距相对于水分子大得多，石油的内聚能比较小，所以石油的密度就比较小。

根据石油行业的标准，石油可分为轻质油、中质油、重质油、超重质油。一般而言，轻质油密度小于0.87克/立方厘米；中质油密度在0.87～0.92克/立方厘米；重质油密度在0.92～1.0克/立方厘米；超重质油密度大于1.0克/立方厘米。

重质沥青

因为原油密度的差异，有的地方产出的轻质油，只需要简单的加工处理，就可以直接加到汽车里当汽油用，而像南美洲委内瑞拉的重质油，其加工难度和加工成本就要成倍增长。

我的黏度之谜

黏度是指液体移动时受到的内部摩擦阻力，通常以每秒1米的速度通过面积为1平方米、长1米的通道所产生的阻力，称为1帕斯卡•秒。单位一般用毫帕斯卡•秒表示，1帕斯卡•秒=1000毫帕斯卡•秒。黏度大小决定着石油在地下以及在输送管道中的流动性能。

石油黏度受温度、压力和石油的化学成分制约，随温度升高，石油黏度降低，所以，石油在地下深处的黏度比其在地面黏度小，且易流动。密度大颜色暗的石油黏度大，轻质石油黏度较低。石油黏稠的程度，与石蜡的含量多少相关，石蜡越多，就越黏稠，也越容易凝固。

稠油是指那些黏度比较高的油。通常把地面密度大于0.943克/立方厘米、地下黏度大于50毫帕斯卡•秒的原油叫稠油。因为稠油的密度大，也叫重油稠油。之所以稠，主要是由于油中的沥青质和胶质含量较高，原油中的沥青质含量越高，油的黏度就越大。

稠油黏度大，流动性差，给开采带来许多困难。由于油稠，所以抽油机的负荷就很大，不仅耗电量大，而且机械故障（如断抽油杆、断悬绳等）也随之增加。由于油稠，有时连抽油杆也下不去，影响正常生产。而且，油稠还增加了原油外输的困难。

油海飘香不是传说

一提到石油，大家很容易想起臭鸡蛋气味，这是因为里面含有毒性的硫化氢气体的缘故。其实，我想告诉大家的是，这真的是一个“一颗老鼠屎毁了一锅汤”的“悲惨”故事。实际上，我更多的成分能够发出扑鼻的芳香气味。

石油中能够飘香的物质大多是芳香族化合物和酯类化合物。芳香族化合物是苯及其衍生物的总称。酯类化合物是指用酸和醇为原料通过酯化反应合成的有机化合物。像乙酸乙酯具有香蕉味，乙酸异戊酯具有梨香味，丁酸乙酯具有凤梨香味，异戊酸戊酯具有橘香味，异戊酸异戊酯具有苹果香味……

石油也会有水果的味道

石油中这些具有香味的成分仅仅是好闻这么简单吗？当然不是，它们还具有杀菌的作用。平常当我们走进医院，总闻到一股消毒水的味道，它的主要成分是石炭酸，也叫苯酚。医院喷洒石炭酸是为了杀菌、消毒。而常用的柠檬醛的杀菌效力比石炭酸高4倍，香叶醇比石炭酸高6倍，留兰香油则比石炭酸高27倍！牙膏是留兰香型的，能有效地杀死口腔中的病菌。

燃烧是我的狂野表现

石油的燃烧性质，就不用过多介绍了，只要看看媒体上不时曝出的国外某某油田大火的新闻，就知道我有多狂野了。还有街上疾驰而过的小汽车，呼啸而来的大卡车，哪一个不是燃烧石油驱动的？

古代人类发现石油，也是因为石油的燃烧性能。现代人们对石油的利用，每年绝大多数的石油产量都是作为燃料消耗掉了。可以说，我燃烧了自己，推动了人类的进步。

作者：马新福