素有“液体黄金”之称的石油，可以生产出上千种产品。汽车、飞机等现代交通工具需要的柴油、汽油，人类日常生活用的各种化学纤维，五彩缤纷的各类塑料，还有用途广泛的人造橡胶，等等，都是用石油作原料制成的。
石油所以能制成那么多产品，靠的就是“裂化”。原来，石油是由各种有机物组成的。不过它们彼此混合在一起，难以分离。要制得有用的产品，首先要把这些有机物从石油中分离出来。
大约在100多年以前，科学家首先从石油中分离出了汽油、柴油等各种燃料。方法是，把石油放在蒸馏塔中加热，随温度从低到高，可依次得到汽油、煤油、柴油和润滑油，最后蒸馏塔中残存一些不能再分离的石油，称为重质油。这种加热分离的方法称为蒸馏法。它简单易行，但利用率低，因为残存的重质油不能利用而扔掉。
当汽车出现后，对汽油的需求量骤增。仅仅用蒸馏的方法来制造汽油，已远远满足不了要求。经过科学家的研究，终于发现了新的分离石油的方法，化学家称这为裂化。
科学家发现，重质油和汽油实际上都是属于称为烃类的有机物，都由碳和氢两种元素组成。
只不过重质油中烃的分子较大，而汽油等烃的分子较小。科学家使用的裂化方法，就是在有催化剂的条件下，通过高温加热，使重质油大分子断裂成汽油等小分子。因此，裂化好像是石油的“分身术”。
重质石油进一步裂化（称为裂解），可以得到更小的分子，如乙烯、丙烯、丁二烯等。这些小分子是有机化工的重要原料，用于制造合成塑料、人造纤维、合成橡胶等。
现代的裂化，已发展成催化裂化、催化重整、加氢催化等工艺，使石油得到充分的利用，不断为人类造福。
化学世界的“裁缝”——化学合成
裁缝用剪刀把布料成各种图形，缝制各种款式的服装；木匠用锯子把木料据成不同的条条和片片，做成式样美观的家具；雕塑家用一把刻刀，能雕琢出形态生动的人物和花鸟。合成化学家也是艺术家，他们用化学试剂，通过控制和改变化学反应的条件，按照人们的需要对化合物的分子进行修补和裁剪，创造出一件件精美的工艺品——新物质的分子。
在有机化合物分子中，有各种不同的基因，不同的基因会使整个分子呈现不同的性质。化学家通过化学反应，把一个基因从分子上“剪”下来或者“贴”上去，就创造出新的物质。把酒精和浓硫酸混合加热到170℃，就能从乙醇分子上“剪下”一个羟基和一个氢原子，得到乙烯，“剪”下来的氢原子和羟基结合成水分子。在化学上，称为“消除反应”。
还有一类反应叫取代反应。在反应过程中，化合物分子中更换了一部分“零件”。把氯乙烷和氢氧化钠水溶共热，溶液中的氢氧根离子就能把氯乙烷中的氯取代下来，形成乙醇和氯化钠。
青霉素是应用最广的抗菌消炎药物，经过一系列化学反应，在青霉素分子上进行裁剪，就得到了新的化合物——新型青霉素，对青霉素已经产生了抗药性的细菌，遇到新型青霉素，只得乖乖投降。
酶是有特殊本领的生物催化剂，但酶的缺点是很娇气，离开生物体后很容易变质失效。科学家对酶的分子进行裁剪，使它成为既保留催化能力，又具有化学稳定性的人工酶，使酶促反应也能用于工业化产生。
现在，科学家已经能给DNA的分子“动手术”了。无论多么复杂的分子，在化学家的“剪刀”之下，都得老老实实，人们可以合成各种新的物质，满足生产和生活的需要。
纯化物质自然界存在的物质常常是混合物，即使比较纯净的物质也往往含有这样那样的杂质。人工合成的物质也从原料和生产过程中带来一些杂质。要把有用的物质和无用以至有害的物质分开，就要用分离技术。
分离工作是一项非常艰巨的工作。为了研究性激素，50多年前，有人从一吨半猪卵巢中，经过提取和反复分离，最后得到12毫克雌二衍生物的结晶，可想而知这是多么的不容易。
如果混合物是非均匀混合，分离起来比较容易，如水中的泥沙可以用沉淀和过滤的办法除去。分离均匀混合物可以采用蒸馏、重结晶、升华和萃取的方法。蒸馏和升华是加热液体或固体物质使它们变成为蒸气，再凝结为纯物质的方法。
取一小烧杯水，加入几碘的晶体，用玻璃棒搅动让碘溶解，形成碘的黄色水溶液。把碘的水溶液倒入一个分液漏斗，再轻轻地把相当于水体积的苯倒入分液漏斗，可以看见两种液体互不相溶：无色的苯在上层，黄色的碘水在下层。振荡分液漏斗，让两种液体充分混合，再放置一会儿可以发现，上层的苯是黄色，而上层的水变成为无色了。因为碘在苯中更容易溶解，所以从水中进入苯中。这种分离方法叫做萃取。萃取就好比两种溶济争夺溶质的战斗，溶质总是投降于易溶解的那种溶剂。
此外，还有一种色谱分离方法，它的原理和萃取类似，是利用固定相（一些固体和吸附在固体表面的液体）和流动相（液体和气体）对物质的争夺来达到分离的目的。很多性质相似的化合物都能用色谱方法来分离。
分子的“贝壳”——分子筛
海洋里有一种叫寄生蟹的一类动物，它们专门寻找空贝做自己的“窝”，堪称钻空子的行家。在微观世界里，分子和离子也像见空就钻的“寄生蟹”。科学家制造了各种不同的“贝壳”，让分子和离子去钻，以达到分离和催化的目的。
分子筛就是容纳分子的“贝壳”。有一类分子筛叫多水硅铝酸盐晶体，这种晶体有许多大小均匀的小孔。每一种型号的分子筛，小孔有一定的尺寸。水分子恰好可以钻进“5”（即孔直径为5×10-8厘米）级分子筛的小孔，而比水分子大的乙醚分子就钻不进去，因而可以方便地用“5”级分子筛吸收乙醚中的水分子。其他比水分子大的物质分子，含有水分时也可以用这种方法吸收。分子筛也可用来干燥气体，作催化剂等。
蛋白质和多肽在生物体中常常是复杂的混合物，研究它们遇到的第一个困难就是难以分离。
由于蛋白质和多肽受热或遇到酸碱容易变性，一般的分离方法都不能采用。科学家经过反复研究，制造了一种专门分离蛋白质和多肽的分子筛。这种分子筛是有机高分子化合物，叫做交联葡聚糖。交联葡聚糖在水中浸泡后膨胀，形成多孔凝胶。当蛋白质溶液接触凝胶颗粒时，较小的分子钻进凝胶孔隙中，较大的分子就钻不进去，而且分子越小钻入孔隙多部位越深。用水不断洗脱，分子大的蛋白质先洗下来，然后依分子大小的顺序逐渐洗脱，分别收集不同时间流出的溶液，就得到分子大小不同的各种蛋白质，达到分离的目的。这种方法叫做凝胶过滤法。
有一种叫冠醚的有机化合物，它们的分子中含有氧。冠醚的分子像一顶王冠，王冠的中间是空心的，某些大小合适的分子或离子可以钻进去和冠醚形成稳定的络合物。这样，本来不溶于有要机溶剂的盐类，如氰化钾等就提高了在有机溶剂中的溶解性，使一些化学反应得以被催化。冠醚的这种催化作用叫做相转移催化作用。冠醚还是近年来兴起的液膜分离技术的重要材料。
离子交换剂
在工厂的锅炉车间，一般采用“离子交换法”，把含钙盐、镁较多的硬水转变成软水，这样的锅炉内不会大量结垢，锅炉就不会爆炸。离子交换时最常用的材料是一种叫磺化煤的物质，它的颗粒表面有许多磺酸基，先让它形成钠盐。自来水通过装满磺化煤钠盐的圆筒，钙离子和镁离子就会置换钠离子而形成盐，这样流出来的水中就是只含钠这一种金属离子的软水。
这种方法就是离子交换法，磺化煤被称为“离子交换剂”。因为它是用来交换阳离子的，也叫做“阳离子交换剂”，当磺化煤表面的钙、镁离子积累到一定程度，就需要进行“再生”
。方法很简单，只需要浓的食盐水通过，高浓度的钠离子又能把钙、镁离子交换下来，磺化煤又可以重复使用。
磺化煤是阳离子交换剂的一种，目前已有更好的阳离子交换树脂。新型的阳离子交换树脂是在高分子聚合物上引入酸性基因，如磺酸基和羧基等。把它制成钠盐，就可以用于软化硬水。
在许多化工厂和学校，使用的纯水也是用“离子交换法”制备的。采用这种方法不需要加热，设备简单，又节约能源。先把阳离子交换树脂用浓盐酸洗，使树脂上的阳离子全是氢离子，然后让自来水通过，水中的金属离子与氢离子交换，流出的水是含有氢离子的酸性水。让酸性水再经过“阴离子交换剂”，水中的各种酸根离子与树脂中的氢氧根离子交换，氢氧根离子与氢离子结合成水分子，流出来的就是中性的纯水了。
离子交换剂不仅用来纯化水，还可用于选矿，提炼烯有元素等，具有广泛的用途。
科学家的“眼睛”——光谱分析术
天上的星星是什么化学元素组成的？这个问题在100多年前就有了答案。科学家是靠一种特殊的“眼睛”——光谱分析术探知星星的。
1854年，德国人本生在汉堡的一个煤气工厂里发明了一种新式瓦斯灯，这灯的温度可达2300℃，火焰没有颜色，这就是“本生灯”。本生在使用时，发现了一种有趣的现象：当火焰调到灯管里，铜制的灯管会使火焰变成蓝绿色；玻璃管被烧红，火焰就变成黄色。本生精心研究后，才知道不同的物质会出现不同的彩色火焰。这说明不同有元素具有不同颜色火焰。在他的朋友基尔霍夫的提示和帮助下，本生做成了第一台光谱分析仪——分光镜。
开始时，他们把食盐放在白金丝上，送进灯焰里，灯焰立刻变成了明亮的黄色，本生从观察光谱镜筒里，看到黑色背景上有两条黄色带。后来，他们白金丝沾上钾盐、锶盐、锂盐后在“本生灯”焰上灼烧，看到淡紫色、蓝色和红色的线条。最后，他们把四种盐掺起来，送进火焰，发现所有的明亮谱线，都在自己的位置上独立地发光，其中最亮的是钠的两条黄线，钾的紫线、锶的蓝线、锂的红线。如同我们在人头攒动的大街上找人一样，只要找到人头，也就找到人了。我们只要找到某种元素的白热蒸气发出来的光，就能知道它是什么元素。于是，光谱分析技术诞生了。
此后，基尔霍夫和本生运用这种技术找到了地球上岩石、海水、牛奶、葡萄、人的血液、动物肌肉里的各种元素。又从太阳光里查出了许多元素。从此，“躲”在星星里的元素也能被科学家们“看”出来了。
生物体的“采购员”——人工膜
海参的血液中钒的浓度可以达到10％，海带的含碘量可以超过海水的1000倍；大肠杆菌细胞的内外钾离子的浓度可相差3000倍；一种名叫石毛的藻类，铀的浓缩率高达750倍……审生物细胞的细胞膜对某种物质浓缩富集的结果。
生物体中的生物膜，在物质的分离、输送和浓缩等方面表现出惊人的技能。它像一个优秀的“采购员”，凡是自己需要的拱手相迎，自己不需要的拒不接收；对于有养料采取“只进不出”，无用的废物却又“只出不进”；而且输送的速度之快令人叹服。生物膜具有特殊的选择性、高度的定向性和极大的渗透性。
模拟生物膜的奇特功能，就能为人们提取和富集分散状态的元素提供新技术。70年代，人们在模拟生物膜的结构和功能的研究方面取得了重要成果，并且发展形成了利用人工膜的分离技术——液膜分离。它具有高效、快速、专一等特点，应用甚广，特别是在废水净化处理方面已经具有工业规模。
那么，液膜是什么，又是怎样实现废水净化的呢？当一小滴水溶液被一层薄薄的油膜包裹起来以后，这一小滴水溶液就受到油膜的“保护”，可以在其他的水溶液里“畅游”了，不会被周围的水“抓去，这层油膜人们就称它为液膜。以处理含酚的废水为例，当包含着氢氧化钠水溶液的油珠被放到含酚的废水里时，靠着表面活性剂的帮助，形成了一种所谓的表面活性剂液膜，把水和废水隔开，而废水中的酚却能很快地通过液膜“钻入”水珠，与氢氧化钠反应生成酚钠，再也不能“回去”了。这种反应不断地使酚的浓度降低到零，从而把废水中的酚和水高效、快速地分离开来。
高分子工业的开路先锋——合成橡胶
从学生用的橡皮到人人需要的雨鞋球鞋，从地上跑的车辆到天上飞的飞机，可以说，到处需要橡胶，离不了橡胶制品。
人们最早使用的是天然橡胶，这是从橡胶树分泌的液汁经过加工制成的。天然橡胶受气候和地理因素限制，满足不了各方面飞快增长的需要。于是科学家们仔细研究了橡胶的分子结构，发现它是以异戊二烯和1，3-丁二烯等有类似结构的化合物，让它们发生聚合反应，得到了与天然橡胶有相似性质的材料，这就是合成橡胶。合成橡胶的性能在某些方面已超过天然橡胶。如氯丁橡耐火性能好，丁苯橡胶耐油、耐老化、耐腐蚀都超过了天然橡胶。还有具有特殊用途的硅橡胶、氟橡胶等。现在，合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶。
合成橡胶工业是高分子工业的开路先锋，继合成橡胶之后，塑料工业和合成纤维工业也蓬勃发展起来了。
日新月异的合成纤维
100多年前，纺织用的材料全部来自于天然物质。为了种值棉、麻，养蚕，牧羊，要占用大量土地，消耗许多人力物力。化学纤维出现以后，纺织工业的原料完全依赖农牧业的情况才开始发生变化。
最初的化学纤维原料，是不能纺织的天然纤维素，经过化学处理，才加工成可以纺织的纤维，叫做人造纤维。人造绵和人造丝都属于这一类。另一类化学纤维的原料是煤、石油、天然气和矿石，经过一系列化学反应，合成高分子聚合物，叫做合成纤维。最常见的合成纤维是尼龙、涤纶、睛纶、丙纶和氯纶。
尼龙是聚酰胺类的高分子化合物，尼龙66是己二酸和己二胺的缩聚产物，尼龙6是己内酰胺的聚合物。尼龙的分子结构与蚕丝、羊毛等蛋白质纤维类似，它可以抽成极细的丝。尼龙耐拉耐磨，化学性质稳定，用它做渔网，不怕腐蚀，不易发霉，再也不需要“三天打鱼、两天晒网”了。尼龙袜子代替了棉线袜子，一下子就把家庭主妇从补袜子的繁琐劳中解放出来。
尼龙是资格最老的合成纤维，涤纶则是后起之秀。涤纶也叫的确是聚酯类高分子化合物，它是最受欢迎的合成纤维。涤纶可以和棉、毛混纺，互相取长补短。腈纶是聚丙烯腈纤维，也叫人造羊毛，腈纶毛线蓬松，轻盈又结实。丙纶是聚丙烯纤维，它的保暖性能比丝绵和羊毛还好。氯纶是聚氯乙烯纤维，用氯纶做的内衣常带静电，可以治疗关节炎。
结实耐用、易洗快干的合成纤维有个很大的缺点是吸水性差。有些合成纤维不耐热，有的不易染色，有的容易带电起毛。这些缺点正在不断克服，吸水纤维、耐热纤维、有色纤维等相继问世，它们不仅为人们的生活增添了色彩，还应用到工农业、国防和科学研究的各个领域。
世界上最光滑的材料——塑料
