نفط
كيمياء النفط

المقالة الرئيسة: كيمياء النفط
النفط مزيجٌ من عددٍ كبيرٍ من الهيدروكربونات المختلفة، أكثرها شيوعاً هي الألكانات الخطّية (البرافينات) والألكانات الحلقية (النفثينات)، وكذلك الهيدروكربونات العطرية (الأرينات)، بالإضافة إلى وجود نسبة من المركبات الأسفلتية معقّدة التركيب. لكلّ مزيج نفطي تركيبته الخاصّة والمميّزة من الجزيئات المكوّنة، والتي تحدّد بالنهاية خواصّه الفيزيائية العامّة مثل اللون واللزوجة. تختلف نسبة أنماط الهيدروكربونات فيما بينها وتتراوح نسبتها وفق ما يلي:
| هيدروكربون | المتوسّط | المجال |
| --- | --- | --- |
| الألكانات الخطية | 30% | 15 إلى 60% |
| الألكانات الحلقية | 49% | 30 إلى 60% |
| الهيدروكربونات العطرية | 15% | 3 إلى 30% |
| أسفلتين | 6% | النسبة المتبقّية |
هناك عدة أنواع من الهيدروكربونات حسب درجة الإشباع (أو التشبّع). فالألكانات (أو البرافينات) هي هيدروكربونات مشبعة، أي لا تحوي في بنيتها إلّا على روابط أحادية فقط، صيغتها العامة CnH2n+2 ويمكن أن يكون الهيكل الكربوني فيها إمّا خطـّياً أو متفرّعاً، ويصل عدد ذرّات الكربون فيها إلى 40 ذرّة لكلّ جزيء. الألكانات ذات عدد ذرّات كربون من 1 إلى 4 هي مكوّنات غازية وتدخل في تركيب الغاز الطبيعي المرافق للنفط، والذي يمكن له أن يُشعَل في مصفاة النفط أو أن يُسيَّل. عادةً ما تكرّر الألكانات من البنتان (C5H12) إلى الأوكتان (C8H18) لتصبح من مكوّنات وقود السيّارات؛ أمّا الألكانات العليا من النونان (C9H20) إلى الهكساديكان (السيتان C16H34) فتصبح من مكوّنات الديزل والكيروسين ووقود الطائرات والنفّاثات. أمّا الألكانات العليا ذات عدد ذرّات كربون أكبر من 26 فعادةً ما تكرّر إلى زيت الوقود (فيول) للمحرّكات الضخمة وإلى زيوت تزليق للآليات. مع ارتفاع عدد ذرّات الكربون يتغيّر الطور الفيزيائي للهيدروكربونات من الطور السائل إلى الطور الصلب، لذلك فإنّ الألكانات الأعلى من 25 ذرّة كربون توجد على شكل شمع برافين؛ في حين أنّ الأسفلت يحوي ألكانات أعلى من 35، والتي يمكن أن تكسّر حفزياً إلى هيدروكربونات أصغر ذات أهمّية أكبر؛ أو أن تمزج مع مكونات أخرى لتصنيع الأسفلت المستخدم في تعبيد الطرق.
الألكانات الحلقية (أو النفثينات) هي هيدروكربونات مشبعة أيضاً، إلّا أنّ هيكلها الكربوني يكون على شكل حلقة مغلقة صيغتها العامّة CnH2n، وتشبه في خواصها العامّة نسبياً الألكانات الخطّية؛ أمّا الهيدروكربونات العطرية فهي مركّبات حلقية أيضاً لكنها غير مشبعة، وتتكوّن وحدتها البنائية من حلقة مركب البنزين C6H6؛ وكلّما تعقّدت البنية تغيّرت درجة عدم الإشباع، خاصةً مع اندماج عدّة حلقات بعضها ببعض، مثلما الحال مع مركب الكورونين.
في السابق كان محتوى الكبربت في أنواع النفط الثقيل يحرق بتفاعل أكسدة إلى ثنائي أكسيد الكبريت ومنه إلى ثلاثي أكسيد الكبريت ومن ثَمّ في عمليات كيميائية لاحقة إلى حمض الكبريت على سبيل المثال؛ إلّا أنّ انطلاق الغازات الحمضية إلى المحيط أدّى إلى حدوث ظاهرة الأمطار الحمضية التي عادت بآثار كارثية على البيئة، لذلك تمّ اللجوء إلى عمليات تقليل من محتوى الكبريت في المشتقّات النفطية المختلفة بإجراء معالجات تقنية مثل عملية نزع الكبريت المهدرج أو نزع كبريت غاز العادم.
يمكن التعرّف على الجزيئات المختلفة الموجودة في عيّنة من النفط بالتحليل المخبري، وذلك بإجراء عملية استخلاص بهدف التخفيف من تعقيد البنية بالتقسيم إلى أجزاء مختلفة اعتماداً على الخواص الكيميائية والفيزيائية، ومن بين تلك الوسائل استخدام أسلوب «تجزئة SARA» الذي يقسّم النفط إلى أربع مجموعات يختلف بعضها عن بعض حسب الخواص الكيميائية للمكوّنات وهي: المشبعة (S) والعطرية (A) والراتنجية (R) والأسفلتية (A)؛ والتي يمكن بعدها تحليل كل منها بالوسائل التحليلية المختلفة مثل طرق الاستشراب (الكروماتوغرافيا) سواء منها الغازية أو بالاستشراب السائل رفيع الإنجاز مع استخدام مكشاف مناسب مثل مكشاف تأين اللهب أو مطيافية الكتلة.