Если в стакан воды добавить ложку нефти и очень хорошо перемешать, получится почти человек. Не верите? Тело, в зависимости от возраста, на 50–90% состоит из воды с «примесью» органического вещества (более 30%). В нефти органики побольше — примерно 90%, при этом химический состав нефти и организма человека очень похожи: и то, и другое строится из одних элементов. Каких? Сейчас расскажем.
Три главных химических элемента нефти: углерод — его 83–87% по массе, водород — 12–14%, сера — до 7%. Последняя обычно присутствует в виде сероводорода или тиолов. Еще в нефти есть соединения с кислородом (до 3,5%) и азотом (до 1,7%). В маленьких количествах встречаются редкие металлы — например ванадий и никель.
Эти же элементы встречаются в организме человека. В нашем химическом составе лидирует кислород (65%). Второе место отводится углероду (18%), на третьем водород (10%). Азота (3%) и серы (0,25%) в человеке так же мало, как и в нефти. Счет ванадия и никеля идет на миллионные доли процента.
Химический состав человеческих тел практически не зависит от региона появления на свет. Нефть из разных месторождений может сильно отличаться по составу и физическим свойствам. Чаще встречается нефть с плотностью 0,82–0,92 грамма на кубический сантиметр, но этот показатель может колебаться от 0,77 до 1,1. Температура кипения тоже варьируется — от 30 до 600 градусов. У каждого месторождения свои вязкость и даже цвет нефти. Уникальной конкретную нефть делают миллионы лет химических и физических преобразований. Двух идентичных месторождений в мире не встретишь.
Нефть привыкли видеть темной, но на самом деле чистые углеводороды бесцветны. Цвет нефти придают примеси. За черный цвет отвечает асфальтосмолистая часть — вещество темного цвета, включающее асфальтены. Они хорошо растворяются в бензине.
У человека за цвет кожи, волос и радужки глаз отвечает пигмент меланин. Он вырабатывается специальными клетками кожи. Отсутствие этого пигмента в организме называется альбинизмом.
Углерод, водород, кислород и другие элементы в теле человека соединяются и образуют белки, углеводы, жиры. Из них строятся ткани организма. В нефти тоже есть соединения — разные углеводороды. Большинство из них трех типов: алканы, нафтены и арены, и от их содержания зависит многое в энергетике.
Алканы, или парафиновые углеводороды (CnH2n+2, где n — целое число), — самые простые: в них к атому углерода присоединено четыре атома водорода. К алканам относят метан, этан, пропан, бутан, пентан — по числу атомов углерода в молекуле. По форме могут быть газами, жидкостями, твердыми кристаллическими веществами. Количество алканов в нефти колеблется от 25% до 70% объема. Чем их больше, тем нефть более «парафинистая», что усложняет ее добычу — парафины могут кристаллизоваться и оставлять осадок на стенках скважины, как холестерин в кровеносных сосудах человека.
Нафтены, или циклоалканы (CnH2(n+1−r), где r — число циклов), — соединения, в которых атомы углерода соединяются в кольца, называемые циклами. Если атомов углерода три, получается треугольник — циклопропан, четыре — квадрат, то есть циклобутан, и так далее. В одной молекуле может быть от двух до пяти колец. По химическому строению нафтенов химики определяют зрелость нефти.
В составе аренов, или ароматических углеводородов (СnH2n–6, где n — целое число), тоже есть циклические структуры — бензольные ядра. Обычно нефть содержит 10–20% аренов, но их доля может доходить до 35%. Чем их больше, тем нефть плотнее. Больше всего аренов в молодой нефти. Из аренов производят синтетические каучук и волокна, пластмассы, красители, лекарства.
В организме человека встречаются аналогичные углеводороды. Например, простейший из алканов — метан — вырабатывается бактериями в кишечнике и помогает его перистальтике (передвижению пищи при помощи сокращения стенок). Простейший нафтен, циклопропан, попадает в тело, если его обладатель выпил обезболивающее или перенес местный наркоз.