Die Petrochemie ist eigentlich die Chemie der Gesteine, der Begriff wird aber zunehmend für die Chemie der Erdölprodukte verwendet, die eigentlich "Petrolchemie" heißt.

Da Erdöl und Erdgas im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffverbindungen (siehe Organische Chemie) bestehen, beschäftigt sich die Petrochemie mit der Synthese von Kohlenwasserstoffverbindungen aus Bestandteilen des Erdöls und Erdgases. Bekannteste Beispiele sind die Herstellung von Kraftstoffen für Fahrzeugmotoren und die Herstellung aller Arten von Kunststoffen.

Wegweisende Arbeiten in der Petrochemie sind im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts geleistet worden (Fischer-Tropsch-Synthese). Im Zuge des einsetzenden Interesses an Biokraftstoffen erfährt die Petrochemie, die bisher im besonderen Maße als "stinkend" und "schmutzig" angesehen wurde, eine Aufwertung (Biodiesel).

Die Petrochemie bildet das Bindeglied zwischen der Mineralölindustrie und der chemischen Industrie. Sie verarbeitet bestimmte Fraktionen der Rohöldestillation in petrochemische Rohprodukte, die von der chemischen Industrie in eine Vielzahl von Fertigprodukten umgesetzt werden. Die Petrochemie nimmt damit eine grundlegende Stellung in der organischen Chemie ein (Chemie des Kohlenstoffs und seiner Verbindungen), und diese wiederum ist heute zumindest quantitativ betrachtet der wichtigste Bereich der Chemie überhaupt. Die Anzahl der bekannten organischen (natürlichen) Verbindungen ist um ein Mehrfaches grösser als jene der anorganischen (metallischen).

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