広い意味では、二酸化炭素のような燃えないガスや二酸化硫黄・硫化水素のようなガスも天然ガスにふくまれますがふつうは、メタンのような、燃える炭化水素が主成分になっているガスのことを天然ガスといっています。

天然ガスの種類

天然ガスには、油田ガス・炭田ガス・共水性天然ガス・構造性天然ガスなどの種類があります。

油田ガスは、原油といっしょに油層の中にたまっているもの炭田ガスは、石炭の層に溶けこんだり、吸いつけられたりしているものです。

また、共水性天然ガスは海水の10分の1くらいの濃さの塩水に溶けて地層にふくまれているものです。

構造性天然ガスは、これらのガスと違って天然ガスだけが地層の中にふくまれているものです。

これらの天然ガスをとりだすためには石油をくみだす油井と同じようなガス井をほって吹きださせたりポンプでくみだしたりして集めます。

天然ガスの成分

天然ガスの成分は石油と同じように、いろいろな種類の炭化水素です。
しかし、石油の主成分が、ふつうの温度では液体になるような大きな分子の炭化水素であるのにたいし天然ガスの主成分は、ふつうの温度では気体になるような、小さな分子の炭化水素です。

天然ガスには、炭素原子1つの炭化水素メタンだけしかふくまないものとメタンのほかに、エタン・プロパン・ブタンなどをふくむものとがあります。

メタンだけの天然ガスを乾性ガスといいプロパンやブタンをふくむものを湿性ガスといいます。
これは、プロパンやブタンは、冷やしたり、圧力をかけたりすると液体になるからです。

日本の天然ガスは、秋田県や新潟県の油田からでる油田ガスが湿性であるほかは
ほとんどすべて乾性ガスです。
とくに新潟県・千葉県では、共水性の乾性ガスが、非常に多くとれています。

世界の天然ガス生産高の、65パーセン卜をしめるアメリカ合衆国では油田からでる、湿性の油田ガスが、そのほとんどをしめています。

乾性ガス

天然ガスの成分は、炭化水素ですから、燃料として利用されます。
ところが、メタンは、プロパンやブタンと違って、非常に液体になりにくいのでパイプでひいて使ったり、高い圧力に耐えるボンベにつめて運びそれからとりだして使ったりしています。

たとえば、アメリカ合衆国や西ドイツでは天然ガスのとれる地域から都市までパイプをひいて天然ガスを都市ガスとして使う方法を、以前からおこなっています。

日本でも、新潟県の天然ガスをパイプで東京におくりほかのガスにまぜて東京付近の家庭に供給することになり1963年11月から、はじめられています。

このほかメタンはホルムアルデヒド・アセチレンなどの原料として使われこれらの薬品からたくさんの化学製品がつくられています。

湿性ガス

湿性ガスにふくまれる、プロパンやブタンは、たやすく液化されるので液化石油ガスと同じように利用されています。

かんたんに液化しないメタンやエタンなどは、乾性ガスのメタンと同じように利用されます。

石油化学工業は、石油工業からでる副産物を利用しようとしてはじめられましたがしだいに発達して、肥料・合成樹脂・合成ゴム・合成繊維・合成洗剤などほとんどすべての化学製品がつくりだせるようになりました。

石炭やカーバイド、さらに農産物・水産物などからつくられていた化学製品でも石油を原料にしたほうが安く、そのうえ多量につくれるようなものはだんだん石油からつくられるようになりました。

石油化学工業は、アメリカでは1920年ころからはじめられ1950年ころから急に発達しました。原料はおもに天然ガスです。

日本では1955年ころからはじめられましたが発達のスピードが早く、当時、生産高は世界2、3番めになっています。

原料はおもにナフサです。
石油化学製品を分けてしめすと、およそつぎのようになります。

・石油や天然ガスから水素をつくり、それから合成するもの

アンモニア・硫酸アンモニウム・ユリア樹脂・メチルアルコール・ホルムアルデヒド。

・メタンからの合成品

青酸・アセチレン・クロロホルム・四塩化炭素。

・エチレンからの合成品

ポリエチレン・塩化ビニル・エチレンオキシド・グリコール・アセトアルデヒド・エチルアルコール・酢酸・四エチル鉛・スチレン。

・プロピレンからの合成品

ポリプロピレン・塩化アリル・アリルアルコール・アセトン・グリセリン・プロピレングリコール・アクリロニトリル・合成洗剤・合成ゴム。

・ブチレンからの合成品

メチルエチルケトン・ブチルアルコール・ポリブテン・ブチルゴム。

・ブタジエンからの合成品

合成ゴム（SBR・NR・ステレオゴムなど）・ナイロン原料。

・イソブチレン・イソアミレンなどからイソプレンをへての合成品

合成ゴム

・石油芳香族からの合成品

（ベンゼン系）フェノール・スチレン・ナイロン原料、染料や火薬の原料、DDT、BHC、合成洗剤など。（トルエン系）火薬・安息香酸・テトロン原料・クレゾールなど。

（キシレン系）無水フクル酸・イソフタル酸・テレフタル酸・テトロン原料・エチルベンゼンなど。

・その他

ナフタリンーパラフィンロウからのたんぱく質飼料・硫黄・硫酸など。

火

ふつう、物質が光と熱をだしながら燃えている状態を火といいます。
気体が燃えているときはとくに、炎といいます。　

石炭などが燃えているところを見ると炎がでていますが、この炎のもとのところにも石炭の火があります。

私たちがよく見る木炭やたき木などの火は炭素の火です。
しかし、固体のままで燃えるのは炭素ばかりではありません。

鉄を繊維にしたスチールウールはマッチの火でも燃えます。
これが小さいながら固体のままで燃えている鉄の火です。

そのほかの金属の粉もときには小さな火になって燃えることがあります。

炎

燃える気体が空気中にふきでて、それに火がついたものが炎です。

気体が燃えて炎ができることは家庭で使う都市ガスやプロパンガス・天然ガスなどで、よくわかるでしょう。

ロウソクなどの固体が燃えるときにも炎がでますが、これはロウが溶けて気体となりそれが燃えてできるものです。

また、マッチの軸に火をつけると燃えかかった木の部分から、思いがけない方向に炎がのびることがあります。

これは、軸から燃える気体がふきでるからです。
このように、固体が燃えて炎をだすときはその固体から燃える気体がでてそれに火がついて炎ができるのです。

液体が燃えるときも、その液体が蒸発して気体となりそれに火がついて炎がでるのです。

ロウソクの燃え方

燃えているロウソクを見るとまず、芯のまわりに溶けたロウの池ができています。

この溶けた口ウを観察しているとだんだんと芯を這い上がっていくことがわかります。

この口ウの上に、マッチの燃えかすの小さな炭の粉をうかせてみると、溶けたロウの動きがよくわかります。

芯を這い上がったロウはそこで気体となり、芯をとりまいて炎をつくっています。

ロウソクの炎を吹き消すと芯から、しばらくのあいだ白い煙があがります。

これは、ロウの蒸気が冷えてまた、ロウの固体の小さな粒になったものです。

ロウソクの炎の仕組み

ロウソクの炎には、明るい部分と暗い部分とがあります。

芯に近いところは、光がでていません。
この部分を炎心といいます。

その外側には明るく光ったさや形の部分かあります。
これは内炎といいます。

さらにその外側には、ちょっと見にくい薄暗い光のさや形の部分があります。

これは外炎といいます。

外炎はロウソクの芯に食塩などをつけて燃やすと見やすくなります。

炎を、幻灯機の光などで白い紙にうつしてみると、炎の観察がしやすくなります。

このとき、いちばん外側に大きな炎のような影がうつって見えます。
これは、外炎の部分です。

このようにしてうつされた外炎は一種のかげろうで炎の周りに温度の高い気体が立ちのぼっているのです。

このとき、熱をとるため燃やすのに必要なものが燃料です。

燃料としては、よく炭素や炭素の化合物が使われます。
これは、炭素と酸素が化合するときに多量の熱をだすからです。

例えば、炭素12グラムと酸素32グラムが化合すると二酸化炭素44グラムができますが同時にこのとき約94キロカロリーの熱をだします。

1カロリーというのは、水で1グラムを14.5℃から15.5℃にするのに必要な熱の量です。

また、水素と酸素が化合するときにも熱が発生します。

このように、燃料には、酸化するときに多くの熱をだすものが利用されます。

燃料をその状態で分けると気体燃料・液体燃料・固体燃料の3つに分けることができます。

気体燃料

気体燃料は、燃える気体を燃料として使うもので管で配送でき、燃えたあとに固体のかすが残らないことがよい点です。

天然ガス

天然ガスには、いろいろな種類のものがありますがどれも、メタンという炭素と水素の化合物が主な成分になっています。

天然ガスは、新潟県だと石油のでる地方や千葉県などに、盛んにでています。

これらの地方では、天然ガスを管で導いて家庭で使ったりまた、ボンベにつめて遠い地方に送ったりしています。

石炭ガス

天然ガスは、でる地方がかぎられまた、量もそう多くはないのでふつう使われる気体の燃料は人工のものです。

その一つに石炭ガスがあります。

石炭を燃やすと、炎をあげて燃えますがこれは、熱せられた石炭から燃える気体がでるためです。

それで、石炭を蒸し焼きにするとこの燃える気体を集めることかできます。

これが石炭ガスで、主にメタンと水素などがまざったものです。

私たもの家庭で使う都市ガスは主にこの石炭カスに、天然ガスやオイルガスを混ぜたものです。

石炭ガスをとったあとには炭素を主成分とする固体が残ります。

これは、コークスとよばれる固体燃料です。

発生炉ガス

コークスを燃やすと、火の固まりになって燃えますがコークスの量を多くして下のほうから空気を送り込み強い火で燃やすと、二酸化炭素が窒素などと混ざって発生します。

これが発生炉ガスとよばれる気体燃料です。
このガスは、工場などで簡単につくれますが最近はほとんど製造しません。

木炭ガス

コークスのかわりに、木炭をたくさん詰めこんで下から空気を送りながら燃やすとやはり二酸化炭素と窒素の混ざったガスがでてきます。

これは、木炭ガスとよばれ第二次大戦中に、日本で石油が不足したとき自動車の燃料として使われたことがありましたが、今では使われていません。

水性ガス

コークスから発生炉ガスをつくる場合、コークスの温度が1000℃以上になったときに高温の水蒸気を吹き込むとコークスの炭素と水蒸気が化合して一酸化炭素や水素のような、燃える気体がたくさんできます。

この混合気体を水性ガスといいます。

水性ガスは、燃料としても使われますが水素をつくるときの原料にもなります。

プロパンガス

原油を蒸留したり、分解するときなどに液化しやすいもえる気体ができます。

この気体の主成分は、プロパンという炭素と水素の化合物（炭化水素）です。

この気体がプロパンガスで、自動車の燃料や家庭の台所の燃料として、ボンベに詰めて使われています。