1. 石油是由什麼組成的
經過分析，石油主要是由碳和氫構成。其中碳佔84%～87%左右，氫佔12%～14%左右。餘下的百分之一是極微量的硫、氧、氮等元素。碳和氫可以形成多種化合物，按它們的原子數從少到多排列，有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷等等。石油就是由這些化合物組成的。
組成石油的化合物復雜，它們含有相對分子質量從幾十到幾千的各種烷烴、環烷烴和芳香烴。除烴類之外，石油中還含有數量不等的非烴類化合物，主要是含硫、含氮、含氧的化合物以及一些膠狀瀝青質。石油的大部分是液態烴，同時在液態烴里溶有氣態烴和固態烴。
石油的成油機理有生物沉積變油和石化油兩種學說。
前者較廣為接受，認為石油是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成，屬於生物沉積變油，不可再生。
後者認為石油是由地殼內本身的碳生成，與生物無關，可再生。石油主要被用來作為燃油和汽油，也是許多化學工業產品，如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。
石油的性質因產地而異，密度為0.8-1.0g/cm3，粘度范圍很寬，凝固點差別很大（30℃~-60℃），沸點范圍為常溫到500攝氏度以上，可溶於多種有機溶劑，不溶於水，但可與水形成乳狀液。不過不同油田的石油成分和外貌可以區分很大。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年組成世界上最重要的二次能源之一。
2. 石油中含有哪些元素
石油是一種從地下深處開采出來的棕色、褐色乃至黑色的可燃性黏稠液體，它們的密度一般比水小，其沸點范圍很寬，從常溫起一直到600℃以上。世界上各個油田所生產原油的性質雖然千差萬別，但是很有意思的是它們都主要由碳、氫、硫、氮、氧五種元素組成，而且碳和氫這兩種元素合起來在原油里一般佔到95%以上。所以說，石油的主要成分是分子大小不同、結構各異和數量眾多的碳氫化合物，包括烷烴、環烷烴和芳香烴。假如單純從元素的含量來看，硫、氮和氧三種元素合起來在原油中也只不過佔百分之幾，似乎並不很多;但是假如以含有硫、氮、氧的化合物的含量來考慮，那就相當可觀了，有可能佔到原油的百分之幾十。盡管硫、氮含量比碳、氫含量低很多，但其對石油加工產品的性質有很大影響。因此，對於原油中的硫、氮含量引起煉油加工業主的高度關注；並據此，將原油分為低硫原油（硫含量小於0.5%）、含硫原油（硫含量為0.5%~2.0%）和高硫原油（硫含量大於2.0%）。與世界上大多數油田所產原油相比，中國主要油田所產原油的含硫量一般都不太高，大多不到1%（質量百分數計），但是氮的含量相對比較高。大家知道，中東地區是世界上生產原油最多的地方，我國每年從那裡進口很多原油，這些原油的含硫量大多很高，有的竟然高達4%。
3. 石油的化學成分
石油中，碳、氫是主要的組成元素。碳一般佔83%～87%，氫佔11%～14%，原子比介於5.7～8.5之間。其他元素，如氧、氮、硫元素約佔1%，很少達到2%～3%。還有磷、釩等微量元素和礦物質。這些元素或以游離狀或組成化合物的形式存在於重的組分中。
自然界中，碳氫化合物種類繁多，已知的有數百種。但構成石油的碳氫化合物，從其對石油性質的影響和存在的廣泛性來看，烷烴、環烷烴、芳香烴這三大系列的結構最為重要，也最為普遍。從溶有天然氣的石油平均成分看，大體上烷烴佔53%，環烷烴佔31%，芳香烴佔16%。
烷烴分子通式為CnH2n+2，是由碳原子以單鍵鏈狀與氫原子結合構成的一類飽和、穩定的烴類化合物。沒有支鏈的稱為正構烷烴，按其碳原子數的增加分別定名為甲烷、乙烷……癸烷等；碳原子數超過十的即用數字直接表示，如十一烷、十二烷……二十烷等。有支鏈者，為異構烷烴。
環烷烴是碳原子以單鍵呈環狀相連並與四周的氫原子結合構成。只含有一個環的環烷烴，通式是CnH2n。與烷烴相比，氫原子數目減少。但仍是一種飽和、穩定的化合物。環己烷和環戊烷是石油中最主要的環烷烴。環烷烴與烷烴在化學性質上比較接近，但構成的石油反映出的物理性質則有所差異。環烷烴比例大的石油比烷烴比例大的石油往往密度大、熔點和沸點高。
芳香烴分子通式為CnH2n-6（n≥6），碳原子以單鍵和雙鍵呈環狀與氫原子結合。主要特點是分子中至少有一個苯環，苯（C6H6）是最簡單和典型的代表。這類烴多具有芳香氣味。在石油中，常集中於重餾分內。
烷烴、環烷烴都屬於比較穩定的飽和烴類，芳香烴屬不飽和烴。但在鏈狀烷烴的化合物中，有不飽和烴類化合物存在。這類化合物的碳原子呈鏈狀以雙鍵相連與氫原子結合，缺少兩個氫原子的稱為烯烴，分子通式為CnH2n，例如乙烯（C2H4）。碳原子間仍呈鏈狀排列但以三鍵相連的結構，稱為炔烴，其分子通式為CnH2n-2，如乙炔（C2H2）。這類不飽和烴在化學性質上比較不穩定。當較純時，點火燃燒尚顯平靜，而一旦混有空氣，就易發生猛烈爆炸。
4. 石油的化學組成
石油的化學組成可以從組成石油的元素、化合物、餾分和組分加以認識，必須明確這是從不同側面去認識同一問題。
(一)石油的元素組成
由於石油沒有確定的化學成分，因而也就沒有確定的元素組成。但其元素組成還是有一定的變化范圍。
石油的元素組成主要是碳(C)和氫(H)，其次是硫(S)、氮(N)、氧(O)。世界上大多數石油的元素組成一般為:碳含量介於80%～88%之間，氫含量佔10%～14%，硫、氮、氧總量在0.3%～7%之間變化，一般低於2%～3%，個別石油含硫量可高達10%。世界各地原油的元素組成盡管千差萬別，但均以碳、氫兩種元素占絕對優勢，一般在95%～99%之間。碳、氫元素重量比介於5.7～7.7之間，平均值約為6.5。原子比的平均值約為0.57(或1∶1.8)。
石油中硫含量，據蒂索(B.P.Tissot，1978)等對9347個樣品的統計，平均為0.65%(重量)，其頻率分布具雙峰型(圖2－2)，多數樣品(約7500個)的含硫量小於1%，少數樣品(1800個)的含硫量大於1%，1%處為兩峰的交叉點。根據含硫量可把原油概略地分為高硫原油(含硫量大於1%)和低硫原油(含硫量小於1%)。原油中的硫主要來自有機物的蛋白質和圍岩的含硫酸鹽礦物如石膏等，故產於海相環境的石油較形成於陸相環境的石油含硫量高。由於硫具有腐蝕性，因此含硫量的高低關繫到石油的品質。含硫量變化范圍很大，從萬分之幾到百分之幾。
圖2－2 不同時代和成因的9347個石油樣品中含硫分布(據Tissot＆Welte，1978)
石油中含氮量在0.1%～1.7%之間，平均值0.094%。90%以上的原油含氮量小於0.2%，最高可達1.7%(美國文圖拉盆地的石油)，通常以0.25%作為貧氮和富氮石油的界限。
石油的含氧量在0.1%～4.5%之間，主要與其氧化變質程度有關。
石油的元素組成，不同研究者的估算值不甚一致。通常碳、氫兩元素主要賦存在烴類化合物中，是石油的主體，而硫、氮、氧元素組成的化合物大多富集在渣油或膠質和瀝青質中。
除上述5種主要元素之外，還從原油灰分(石油燃燒後的殘渣)中發現有50多種元素。這些元素雖然種類繁多，但總量僅占石油重量的十萬分之幾到萬分之幾，在石油中屬微量元素。石油中的微量元素，以釩、鎳兩種元素含量高、分布普遍，且由於其與石油成因有關聯，故最為石油地質學家重視。V/Ni比值可作為區分是來自海相環境還是陸相環境沉積物的標志之一。一般認為V/Ni＞1是來自海相環境，V/Ni＜1是來自陸相環境。
(二)石油的化合物組成
概要地說，組成石油的化合物多是有機化合物，作為雜質混入的無機化合物不多，含量甚微，可以忽略不計。組成石油的5種主要元素構成的化合物是一個龐大的家族———有機化合物。現今從全世界經過分析的不同原油中分離出來的有機化合物有近500種，還不包括有機金屬化合物。其中約200種為非烴，其餘為烴類。原油的大半部分是由150種烴類組成。石油的化合物組成，歸納起來可以分為烴類和非烴類化合物兩大類，其中烴類化合物是主要的，這與元素組成以C、H占絕對優勢相一致。
1.烴類化合物
在化學上，烴類可以分為兩大類:飽和烴和不飽和烴。
(1)飽和烴
在石油中飽和烴在數量上佔大多數，一般占石油所有組分的50%～60%。可細分為正構烷烴、異構烷烴和環烷烴。
正構烷烴平均占石油體積的15%～20%，輕質原油可達30%以上，而重質原油可小於15%。石油中已鑒定出的正烷烴為C1—C45，個別報道曾提及見有C60的正烷烴，但石油大部分正烷烴碳數≤C35。在常溫常壓下，正烷烴C1—C4為氣態，C5—C15為液態，C16以上為固態(天然石蠟)。
不同類型原油的正構烷烴分布情況如圖2－3所示。由圖可見，盡管正構烷烴的分布曲線形態各異，但均呈一條連續的曲線，且奇碳數與偶碳數烴的含量總數近於相等。根據主峰碳數的位置和形態，可將正烷烴分布曲線分為三種基本類型:①主峰碳小於C15，且主峰區較窄;②主峰碳大於C25，主峰區較寬;③主峰區在C15—C25之間，主峰區寬。上述正烷烴的分布特點與成油原始有機質、成油環境和成熟度有密切關系，因而常用於石油的成因研究和油源對比。
石油中帶支鏈(側鏈)的異構烷烴以≤C10為主，常見於C6—C8中;C11—C25較少，且以異戊間二烯型烷烴最重要。石油中的異戊間二烯型烷烴(圖2－4)，一般被認為是從葉綠素的側鏈———植醇演化而來，因而它是石油為生物成因的標志化合物。這種異構烷烴的特點是每四個碳原子帶有一個甲基支鏈。現已從石油中分離出多種異戊間二烯型烷烴化合物，其總量達石油的0.5%。其中研究和應用較多的是2，6，10，14－四甲基十五烷(姥鮫烷)和2，6，10，14－四甲基十六烷(植烷)。研究表明，同一來源的石油，各種異戊二烯型化合物極為相似，因而常用之作為油源對比的標志。
圖2－3 不同類型石油的正構烷烴分布曲線圖(據Martin，1963)
圖2－4 類異戊間二烯型烷烴同系物立體化學結構圖
環烷烴在石油中所佔的比例為20%～40%，平均30%左右。低分子量(≤C10)的環烷烴，尤以環戊烷(C5－五員環)和環己烷(C6－六員環)及其衍生物是石油的重要組成部分，且一般環己烷多於環戊烷。中等到大分子量(C10—C35)的環烷烴可以是單環到六環。石油中環烷烴以單環和雙環為主，占石油中環烷烴的50%～55%，三環約佔20%，四環以上佔25%左右。在石油中多環環烷烴的含量隨成熟度增加而減少，故高成熟原油中1～2環的環烷烴顯著增多。
在常溫常壓下，環丙烷(C3H6)和甲基環丙烷(C4H8)為氣態，除此之外所有其他單環環烷烴均為液態，兩環以上(＞C11)的環烷烴為固態。
(2)不飽和烴
石油中的不飽和烴主要是芳香烴和環烷芳香烴，平均占原油重量的20%～45%。此外原油中偶可見有直鏈烯烴。烯烴及不飽和環烴，因其極不穩定，故很少見。
石油中已鑒定出的芳香烴，根據其結構不同可以分為單環、多環和稠環三類，而每個類型的主要分子常常不是母體，而是烷基衍生物。
單環芳烴包括苯、甲苯、二甲苯等。
多環芳烴有聯苯、三苯甲烷等。
稠環芳烴包括萘(二環稠合)，蒽和菲(三環稠合)以及苯並蒽和屈(四環稠合)。
芳香烴在石油中以苯、萘、菲三種化合物含量最多，其主要分子也常常以烷基的衍生物出現。如前者通常出現的主要是甲苯，而不是苯。
環烷芳香烴包含一個或幾個縮合芳環，並與飽和環及鏈烷基稠合在一起。石油中最豐富的環烷芳香烴是兩環(一個芳環和一個飽和環)構成的茚滿和萘滿以及它們的甲基衍生物。而最重要的是四環和五環的環烷芳烴，其含量及分布特徵常用於石油的成因研究和油源對比。因為它們大多與甾族和萜族化合物有關(芳構化)，而甾族和萜族化合物是典型的生物成因標志化合物。
2.非烴化合物
石油中的非烴化合物是指除C、H兩種主要元素外，還含有硫或氮或氧，抑或金屬原子(主要是釩和鎳)的一大類化合物。石油中這些元素的含量不多，但含這些元素的化合物卻不少，有時可達石油重量的30%。其中又主要是含硫、氮、氧的化合物。
(1)含硫化合物
硫是碳和氫之後的第三個重要元素，含硫的化合物也最為多見。目前石油中已鑒定出的含硫化合物將近100種，多呈硫醇、硫醚、硫化物和噻吩(以含硫的雜環化合物形式存在)，在重質石油中含量較為豐富。
石油中所含的硫是一種有害的雜質，因為它容易產生硫化氫(H2S)、硫化鐵(FeS)、亞硫酸(H2SO3)或硫酸(H2SO4)等化合物，對機器、管道、油罐、煉塔等金屬設備造成嚴重腐蝕，所以含硫量常作為評價石油質量的一項重要指標。
通常將含硫量大於2%的石油稱為高硫石油;低於0.5%的稱為低硫石油;介於0.5%～2%之間的稱為含硫石油。一般含硫量較高的石油多產自碳酸鹽岩系和膏鹽岩系含油層，而產自砂岩的石油則含硫較少。我國原油多屬低硫石油(如大慶、任丘、大港、克拉瑪依油田)和含硫石油(如勝利油田)。原蘇聯伊申巴石油含硫量高達2.25%～7%，其他如墨西哥、委內瑞拉和中東的石油含硫量也較高。
(2)含氮化合物
石油中含氮化合物較為少見，平均含量小於0.1%。目前從石油中分離出來的含氮化合物有30多種，主要是以含氮雜環化合物形式存在。可將其分為兩組，一組為鹼性化合物，有吡啶、喹啉、異喹啉、吖啶及其同系物;另一組為非鹼性化合物，有卟啉、吲哚、咔唑及其同系物，其中以含釩和鎳的金屬卟啉化合物最為重要。
原油中的卟啉化合物首先是由特雷勃斯(C.Treibs，1934)發現的。包括初卟啉和脫氧玫紅初卟啉，並提出石油中的卟啉是由植物的葉綠素和動物的氯化血紅素轉化而來。這個發現為石油有機成因說提供了有力的證據，引起了廣泛的注意和重視。目前對卟啉的研究已逐步深入並發現了多種類型。卟啉是以四個吡咯核為基本結構，由4個次甲基(—CH)橋鍵聯結的含氮化合物，又稱族化合物。在石油中卟啉常與釩、鎳等金屬元素形成絡合物，因而又稱為有機金屬化(絡)合物，其基本結構與葉綠素結構極為相似(圖2－5)。
圖2－5 葉綠素(A)與原油中的卟啉(B)、植烷(Ph)、姥鮫烷(Pr)結構比較圖(據G.D.Hobson等，1981)
但是，並不是所有原油中都含有卟啉，有相當一部分原油中不含或僅含痕量。一般中新生代地層中形成的原油含卟啉較多，而古生代地層中石油含卟啉甚低或不含。這可能與卟啉的穩定性差有關。在高溫(＞250℃)或氧化條件下，卟啉將發生開環裂解而遭破壞。
此外，原油中的卟啉類型還與沉積環境有密切關系，海相石油富含釩卟啉，而陸相石油富含鎳卟啉。
(3)含氧化合物
石油中含氧化合物已鑒定出50多種，包括有機酸、酚和酮類化合物。其中主要是與酸官能團(—COOH)有關的有機酸，有C2～24的脂肪酸，C5～10的環烷酸，C10～15的類異戊二烯酸。石油中的有機酸和酚(酸性)統稱石油酸，其中以環烷酸最多，占石油酸的95%，主要是五員酸和六員酸。幾乎所有石油中都含有環烷酸，但含量變化較大，在0.03%～1.9%之間。環烷酸易與鹼金屬作用生成環烷酸鹽，環烷酸鹽又特別易溶於水。因此地下水中環烷酸鹽的存在是找油的標志之一。
(三)石油的餾分組成
石油是若干種烴類和非烴有機化合物的混合物，每種化合物都有自己的沸點和凝點。石油的餾分就是利用組成石油的化合物各自具有不同沸點的特性，通過對原油加熱蒸餾，將石油分割成不同沸點范圍的若幹部分，每一部分就是一個餾分。分割所用的溫度區間(餾程)不同，餾分就有所差異(表2－1)。
表2－1 石油的餾分組成
據亨特對美國一種相對密度為35°API(0.85g/cm3)的環烷型原油所做的分析結果，以脫氣後各餾分總和計算，各餾分的體積百分比為:汽油27%，煤油13%，柴油12%，重質瓦斯油10%，潤滑油20%，渣油18%。其與化合物組成的關系如圖2－6所示。
通常石油的煉制過程可以看作就是對石油的分餾，餾程的控制是根據原油的品質及對油品質量的具體要求來確定的。現代煉油工業為了提高石油中輕餾分的產量和提高產品質量，除了採用直餾法外，還採用催化熱裂化、加氫裂化、熱裂解、石油的鉑重整等一系列技術措施。例如在常壓下分餾出的汽油只佔原油的15%～20%，在採用催化熱裂化後，可使汽油的產量提高到50%～80%，以滿足各方面以汽油作能源燃料的需求。
圖2－6 相對密度為35°API的環烷型石油的餾分與化合物組成的關系圖(據J.M.Hunt，1979)
(四)石油的組分組成
石油組分分析是過去在石油研究中曾廣泛使用的一種方法。它是利用有機溶劑和吸附劑對組成石油的化合物具有選擇性溶解和吸附的性能，選用不同有機溶劑和吸附劑，將原油分成若幹部分，每一部分就是一個組分。
一般在作組分分析之前，先對原油進行分餾，去掉低於210℃的輕餾分，切取＞210℃的餾分進行組分分析(圖2－7)。凡能溶於氯仿和四氯化碳的組分稱為油質，它們是石油中極性最弱的部分，其成分主要是飽和烴和一部分低分子芳烴。溶於苯的組分稱為苯膠質，其成分主要是芳烴和一些具有芳環結構的含雜元素的化合物(主要為含S、N、O的多環芳烴)。用酒精和苯的混合液(或其他極性更強的如甲醇、丙酮等)作溶劑，可以得到酒精－苯膠質(或其他相應組分)，此類膠質的成分主要是含雜元素的非烴化合物。用石油醚分離，溶於石油醚的部分是油質和膠質。其中能被硅膠吸附的部分是膠質;不被硅膠吸附的部分是油質;剩下不溶於石油醚的組分(但可溶於苯、二硫化碳和三氯甲烷等中性有機溶劑，呈膠體溶液，可被硅膠吸附)為瀝青質;後者是渣油的主要組分，其主要成分是結構復雜的大分子非烴化合物。
顯然，石油的組分組成是一個比較模糊的概念，特別是膠質和瀝青質，在石油地質學中使用頻率較高，使用上也不是很嚴謹。膠質和瀝青質是一些分子量較大的復雜化合物的混合體。膠質的視分子量約在300～1200;瀝青的視分子量多大於10000，可能達到甚至於超過50000，其直徑平均為40～50nm。膠質和瀝青質占原油的0～40%，平均為20%。膠質和瀝青質可能主要是由多環芳核或環烷－芳核和雜原子鏈如含S、N、O等的化合物組成，其平均元素組成如表2－2所示，大量分布於未成熟以及經過生物降解和變質的原油中，尤其在天然瀝青礦物或瀝青砂岩中更為多見。
石油的組分在石油的成因演化研究和原油品質評價中經常涉及。
圖2－7 原油組分分析流程圖
表2－2 膠質和瀝青質的平均元素組成
5. 石油的主要成分
石油的胡肢主要成分主要是碳氫化合物。
組成石油的化學元素主要是碳、氫，褲散世其次為硫、氮、氧。一般石油中碳的含量佔84％～87％，氫的含量為11％～14％，兩者在石油中以烴的形態出掘李現，占石油成分的97％～99％。剩下的硫、氮、氧及微量元素的總含量一般只有1％～4％。但是，在個別情況下，主要由於硫分增多，這個比例可高達3％~7％各油田石油的含硫量變化很大。
除上述五種元素外，在石油中還發現其他微量元素，構成了石油的灰分由於石油的性瀝青質。組分和族分是質不同，灰分含量的變化很大，從十萬分之幾到萬分之幾，膠質和瀝青質含量多的石油，灰採用發射光譜法和中子活化分析法從石油灰分中發現了59種元素，按其含量多少和常見程度有38種。
石油的形成介紹：
石油是指氣態、液態和固態的烴類混合物，具有天然的產狀。石油又分為原油、天然氣、天然氣液及天然焦油等形式，但習慣上仍將「石油」作為「原油」的定義用。石油是一種粘稠的、深褐色液體，被稱為「工業的血液」。地殼上層部分地區有石油儲存。主要成分是碳氫化合物。是地質勘探的主要對象之一。
石油有兩種形成方式。一種是生物化油，這種說法認為現在的石油主要是由遠古時期海洋或湖泊中生物殘骸沉積最終變成石油。另一種是石化油，這種說法是中東地區可能因為地球板塊的碰撞，早期的海洋逐漸變成陸地。在特定的環境物質之下，形成了現如今的石油。
6. 簡述石油是由哪些元素組成的
石油的主要元素有：碳、氫；其它的非金屬元素有：氧、氮、硫、磷等，還有金屬元素：鎳、釩等，還有非生物質等等。石油的成分很負責，不同的石油有的成分差別很大。
7. 石油是由什麼組成的
古代動、植物的遺體,由於地殼的運動被壓在地層深處,在缺氧、高溫和高壓的條件下,逐漸變成石油。經過勘探、開采未經煉制前的石油叫做原油。在常溫下,原油大都呈流體或半流體狀態,顏色多是黑色或深棕色,少數為暗綠色、赤褐或黃色,並且有特殊的氣味。原油經過煉制後的成品叫做石油產品。 石油的主要成分是由碳和氫兩種元素(約占組成石油的元素的96%～99%)組成的碳氫化合物。碳氫化合物簡稱烴,它是石油加工和利用的主要對象。石油中還含有硫、氮、氧等元素,其含量約佔1%～3%,它們與碳、氫形成的硫化物、氮化物、氧化物和膠質、瀝青質等非烴化合物的含量常達10%～20%,這些非烴類化合物大都對原油加工和產品質量帶來不利影響,在煉制過程中應盡可能將它們除去。此外,石油中還含有微量的氯、碘、砷、磷、鉀、鈉、鐵、鎳等元素,它們也是以化合物的形式存在。雖對石油產品的影響不大,但其中的砷會使鉑重整的催化劑中毒(使催化劑喪失活性),鐵、鎳、釩會使催化裂化的催化劑中毒,故在這類加工時,對原料要有所選擇或進行預處理。 石油中的烴類按其結構不同,大體上可分為烷烴、環烷烴、芳香烴和不飽和烴等類。不同烴類對各種石油產品性質的影響各不相同。