یکی از عوامل مؤثر بر چرخه های طبیعی مصرف سوخت های فسیلی است.
زمین را می توان مانند یک سیستم غول پیکر از چرخه های فعال تصور کرد.
در هر چرخه، ماده و انرژی از جایی به جایی دیگر منتقل می شود و ممکن است که تغییر شکل دهد.
در نهایت ماده و انرژی به جای نخستین خود بازگشته و چرخه از اول آغاز می شود.
چرخه ها بر همه چیز در این سیاره تاثیر می گذارند از وضعیت آب و هوا تا شکل مناظر.
چرخه های گوناگونی روی زمین و درون آن وجود دارند تعدادی از مهم ترین آن ها عبارتند از :
١) گردش جوی
٢) جریان اقیانوس ها
٣) انتقال حرارت سراسری
۴) چرخه آب
۵) چرخه سنگ ها
6) چرخه کربن
مولکول هایی که ساختمان بدن موجودات زنده را تشکیل می دهند ، بر اساس عنصر کربن را ایجاد شده اند .
چرخه کربن:
یک چرخه دایمی از این ترکیبات کربنی در درون دنیای طبیعی می باشد.
مراحلی که از طریق آن گیاهان انرژی موجود در اشعه خورشید را جذب می کنند ،
و موجودات زنده انرژی موجود در غذا را آزاد می کنند ، بخشی از چرخه کربن
را تشکیل می دهند .
در طول پدیده فتوسنتز ، گیاهان کربن موجود در دی اکسید کربن یا (CO2) را از هوا استخراج می کنند .
آنها انرژی بدست آمده از نور خورشید را برای ترکیب دی اکسید کربن با هیدروژن بدست آمده از مولکول آب ، استفاده می کنند و مواد ی پر از انرژی ، مثل قند را تولید می کنند .
حیوانات کربن و انرژی را از طریق خوردن گیاهان یا حیوانات دیگر ، جذب می نمایند.
کربن در طی چرخه‌اش به دو بخش سریع (کوتاه‌مدت) و کند (درازمدت) تقسیم می‌شود.
چرخهٔ سریع کربن می‌تواند چند دقیقه تا چند سال را برگیرد؛
در مقابل آن چرخه کند کربن دوره زمانی بلند تری، را طی می کند .
تفاوت اصلی بین چرخه‌های کند و تند کربن در نوع ذخیره‌سازی و مدت‌زمان آن است.
نفت خام و زندگی امروز
نفت خام، مایع غلیظ و سیاه رنگی است. اما امروزه این مایع تیره موجب تحول بسیار عظیمی در دنیای امروز شده است .
به صوری که در موارد نیز کاربرد دارد.
- صنعت حمل و نقل مانند خودروها و هواپیماها و کشتی ها
- صنایع غذایی،
- دارویی، بهداشتی
- کشاورزی و ……
این مایع ،به‌رنگ قهوه‌ای سیر یا سبز تیره یا سیاه است .
نفت خام از آثار فسیلی جانداران ذربینی است که در لایه‌های بالایی بخش‌هایی از پوستهٔ کره زمین یافت می‌شود.
این مایع شامل مخلوطی از هیدروکربن‌هایی گوناگون است.
بیشتر ترکیبات نفت خام هیدروکربن‌ها از زنجیرهٔ آلکان هستند؛
منشأ نفت خام :
دانشمندان علت تشکیل نفت را گیاهان و موجودات آلی موجود در گذشته های دور می دانند
این جانداران باقی‌ماندهٔ جانوران و گیاهانی که میلیونها سال قبل در آب ها زندگی می‌کرده‌اند، طی میلیونها سال توسط گل و رسوبات دفن شده‌اند.
براثر فشار و دمای بالای طبقات فوقانی بر روی این رسوبات و نبود اکسیژن و مدت زمان طولانی، اجساد باقیمانده به نفت تبدیل شدند.
مواد نفتی چون سبک وزن هستند و چگالی کمی دارند به طرف بالا حرکت می کنند
اگر چنانچه مواد نفتی به زیر لایه های نفوذ ناپذیر برسند بخصوص تاقدیس ها حوضچه های نفتی را ایجاد می کنند
طور کلی برای بوجود آمدن یک مخزن نفت باید عوامل زیر موجود باشد:
1) دفن ماده هیدروکربن که از گیاهان و حیوانات ایجاد شده است در زیر گل و لای
2)شرایطی ایجاد شود تا اجساد تجزیه شده و هیدروژن وکربن حاصل از آن با هم ترکیب شوند و نفت و گاز طبیعی را بوجود بیاورند.
3)سنگهای نفوذ پذیر وجود داشته باشد تا هیدروکربن بتواند درون آن مهاجرت کند.
4)لایه ی غیر قابل نفوذی از حرکت بیشتر هیدروکربن جلوگیری کند و آن را بصورت جمع آوری شده در مخازن نفتی نگهدارد.
در هر مولکول هیدروکربن، اتم های هیدروژن با اتم های کربن از طریق پیوندهای کووالانسی به یکدیگر اتصال دارند .
مثال:
در متان که ساده ترین هیدروکربن است،
هر اتم کربن با 4 اتم هیدروژن اتصال دارد.
با افزایش تعداد کربن ها و هیدروژن ها، هیدروکربن های بزرگ تر ساخته می شوند.
نقطه جوش یکی از ویژگی های فیزیکی مواد است که به نیروی ربایش بین ذره های سازنده آنها بستگی دارد.
در هیدروکربن ها با افزایش تعداد کربن، نقطه جوش بالاتر است.
هرچه نیروی ربایش بین ذره ها بیشتر باشد، نیروی ربایش بین مولکول ها بیشتر می شود.
در جدول زیر برخی از هیدروکربن ها و نقطه ٔ هیدروکربن ها به تعداد اتم های سازنده آنها را نشان می دهد.
جدا سازی اجزای تشکیل دهندۀ نفت خام
دستگاه تقطیر:
محلول های مایع در مایع بر اساس اختلاف نقطه جوش از هم جدا می شوند.
به طوری که با گرما دادن، مایعی که نقطه جوش پایین تری دارد، زودتر بخار و از مخلوط جدا می شود.
سپس مولکول های بخار شده با عبور از سرد به مایع تبدیل می شوند .
در پالایشگاه های نفت هم به همین طریق نفت خام که مخلوطی از کربوهیدرات هاست را جداسازی می کنند.
پالایشگاه نفت یک واحد صنعتی است که در آن نفت خام به مواد مفیدتری مانند
- گاز مایع،
- نفت سفید،
- بنزین،
- گازوئیل،
- نفت کوره،
- آسفالت،
- قیر و دیگر فراورده‌های نفتی تبدیل می‌گردد.
از نفت، برای تولید محصولات دیگر مانند پلاستیک، فوم‌ها و … استفاده می شود .
پالایشگاه‌های نفت : 
پالایشگاه‌های نفت بسته به نوع خوراکی که بر مبنای آن طراحی شده اند دارای پیچیدگی‌های متفاوتی هستند و بر اساس آن میزان و نوع محصولات متفاوتی تولید می‌کنند.
تولید مواد
در حدود150 سال پیش اشیایی که انسان از آنها استفاده می کرد، از موادی مانند چوب، سنگ، همه انواع فلز، شیشه یا خاک رس ساخته می شد.
الیاف مورد استفاده نیز پنبه، پشم، کتان یا ابریشم بود.
همه داروها و افزودنی های غذایی از منابع طبیعی به دست می آمد، اما امروزه دانشمندان علوم تجربی با شناخت اجزای سازنده نفت و ویژگی های آنها، کاربردهای تازه ای به غیر از سوختن برای برخی از آنها پیدا کرده اند.
برای نمونه، اتن یکی از این مواد است، اتن (اتیلن) گاز بی رنگی است که به طور طبیعی به وسیله ی برخی از میوه های رسیده مانند گوجه فرنگی و موز آزاد می شود
پلی اتن
پلی اتن فراورده ای است که طی یک تغییر شیمیایی مولکول های کوچک اتن به مولکول های بزرگ تبدیل می شوند. در این تغییر شیمیایی به دست می آید.
پلی اتن از کنار هم قرار گرفتن مولکول های زیادی از ا ِتِن ایجاد می شود.
با این تفاوت که پیوند دوگانه بین اتم های کربن در اتن می شکند و مولکول های کوچک با پیوند کووالانسی جدید به هم متصل می شوند و زنجیر بلند کربنی را می سازند این تغییر شیمیایی به پلیمری شدن معروف است.
نفت خام یکی از مهم ترین مواد شیمیایی است که بیشترین مصرف را در صنایع گوناگون دارد.
در این صنایع روزانه حجم بسیار زیادی از نفت خام و فراورده های آن را می سوزانند تا گرما و انرژی تولید کنند.
سوزاندن نفت و سایر سوخت های فسیلی، حجم انبوهی از کربن دی اکسید را تولید می کند و مقدار این گاز را در هواکره به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
افزایش کربن دی اکسید در هوا کره سبب ایجاد مشکلاتی مانند گرم شدن زمین، آلودگی هوا، ذوب شدن یخ های قطبی و جابه جایی فصل ها شده است.
این تغییرها آن قدر شدید است که زندگی روی کره خاکی را با چالش های جدی روبه رو کرده است.
