نفت خام (crude oil) واژه ای است که برای توصیف نفت فرآوری نشده بکار می رود، یعنی ماده ای که از دل زمین بیرون می زند. معادل دیگر آن پترولیوم (petroleum) است. نفت خام یک سوخت فسیلی است که بطور طبیعی از تلاشی گیاهان و حیوااتی که میلیونها سال پیش در دریاهای ماقبل تاریخ می زیسته اند، بدست آمده است. بیشتر مکانهایی که نفت خام در آنجا یافت می شود در گذشته بستر دریا بوده اند. نفت خام که از مکانهای مختلف بدست می آید دارای رنگهای متنوعی از شفاف تا به سیاهی قیر و گرانروی (ویسکوزیته) متفاوت از روانی آب تا سختی سنگ است.

نفت خام ماده اولیه بسیاری از هیدروکربن هاست. هیدروکربن ها مولکولهایی هستند که از دوعنصر اصلی هیدروژن و کربن در آرایش هایی از زنجیره‌های مستقیم تا زنجیرهای شاخه دار و انواع حلقوی تشکیل شده اند.

دو خاصیت اصلی هیدروکربن ها باعث شده است کاربردهای زیادی در زندگی روزمره انسان پیدا کنند:

• هیدروکربنها محتوی مقدار زیادی انرژی هستند. بیشتر مواد استخراج شده از نفت مانند بنزین، سوخت دیزل، موم پارافین و غیره از این انرژی سود می برند.
• هیدروکربنها می توانند اشکال بسیار متنوعی به خود بگیرند. کوچکترین هیدروکربن متان (CH₄) است که گازی سبکتر از هواست. زنجیرهای طولانی تر با بیشتر از 5 اتم کربن حالت مایع دارند. زنجیرهای بسیار طولانی جامداتی مانند موم یا قیر هستند. با ایجاد پیوندهای عرضی بین زنجیره ها به روش شیمیایی می توان هرچیز از لاستیک گرفته تا نایلون را ساخت. زنجیرهای هیدروکربن بسیار انعطاف پذیرند.

رده‌های اصلی هیدروکربنهای نفت خام عبارتند از:

• پارافین ها: با فرمول عمومی C_nH_2n+2 که در آن n یک عدد طبیعی بین 1 تا 20 است. این مولکولها دارای زنجیرهای مستقیم یا شاخه دار بوده و در دمای اتاق بسته به وزن مولکولی خود حالت گاز یا مایع دارند. مانند متان، اتان، پروپان، بوتان، ایزوبوتان، پنتان، هگزان.

• آروماتیک ها با فرمول عمومی C₆H₅-Y  : که Y یک مولکول طولانی تر و مستقیم است که به حلقه های بنزن (benzene) وصل می شود. ساختارهایی حلقوی با یک یا چند حلقه هستند. هر حلقه شامل شش اتم کربن با پیوندهای متناوب یک گانه و دوگانه بین کربن هاست. مثال: بنزن و نفتالین.

• ناپتن ها یا سیکلوآلکان ها با فرمول عمومی C_nH_2n: n در این جا عددی طبیعی بین 1 تا 20 است. ساختارهای حلقوی با یک یا چند حلقه. بین اتمهای کربن حلقه ها تنها پیوندهای یک گانه وجود دارد. در دمای اتاق معمولا به صورت مایع هستند. مثال: سیکلوهگزان، متیل سیکلوپنتان.

• آلکان ها با فرمول عمومی C_nH_2n: n در این جا عددی طبیعی بین 1 تا 20 است. مولکولهای خطی یا شاخه دار شامل یک پیوند دوگانه کربن – کربن که می تواند در دمای اتاق مایع یا گاز باشد. مانند اتیلن، بوتن، ایزوبوتن
• آلکین ها با فرمول عمومی C_nH_2n-2 که در آن n یک عدد طبیعی بین 1 تا 20 است. مولکولهای زنجیره ای خطی یا شاخه دار که حاوی دو پیوند دوگانه کربن-کربن است و در دمای اتاق می توانند گاز یا مایع باشند. مثال استیلن و بوتادی ین.