Графит (от др.-греч. γράφω — пишу) – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Он имеет слоистую структуру. Каждый слой кристаллической решетки графита может по-разному располагаться по отношению друг к другу, образуя политипы.
Графит находит свое применение в производственной и промышленной деятельности. Графитовые изделия отличаются повышенными эксплуатационными характеристиками. Графит устойчив к химическим и природным воздействиям, он достаточно прочный, хорошо проводит электрический ток, отличается низкой твердостью, относительной мягкостью, после воздействия высоких температур затвердевает.
Плотность составляет 2.23 г/см 3 . Графит имеет металлический блеск и темно-серый цвет. Теплопроводность этого минерала достаточно большая, поэтому его используют для изготовления комплектующих деталей электрооборудования.
Кристаллическая решетка (структура) графита в 3D
Различают месторождения кристаллического графита, связанного с магматическими горными породами или кристаллическими сланцами, и скрытокристаллического графита, образовавшегося при метаморфизме углей.
Структура графита
Гексагональная кристаллическая полиморфная (аллотропная) модификация чистого углерода, наиболее устойчивая в условиях земной коры.
Слои кристаллической решетки могут по-разному располагаться относительно друг друга, образуя целый ряд политипов, с симметрией от гексагональной сингонии (дигексагонально-дипирамидальный вид симметрии), до тригональной (дитригонально-скаленоэдрический в.с.). Кристаллическая решетка графита — слоистого типа.
В слоях атомы С расположены в узлах гексагональных ячеек слоя. Каждый атом С окружен тремя соседними с расстоянием 1,42Α
Различают две модификации графита: α-графит (гексагональный P63/mmc) и β-графит (ромбоэдрический R(-3)m). Различаются упаковкой слоёв. У α-графита половина атомов каждого слоя располагается над и под центрами шестиугольника (укладка …АВАВАВА…), а у β-графита каждый четвёртый слой повторяет первый. Ромбоэдрический графит удобно представлять в гексагональных осях, чтобы показать его слоистую структуру.
Свойства
Хорошо проводит электрический ток. В отличие от алмаза обладает низкой твёрдостью (1 по шкале Мооса). Относительно мягкий. После воздействия высоких температур становится немного твёрже, и становится очень хрупким. Плотность 2,08—2,23 г/см³.
Цвет тёмно-серый, блеск металлический. Неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха. Жирный (скользкий) на ощупь. Природный графит содержит 10—12 % примесей глин и окислов железа. При трении расслаивается на отдельные чешуйки (это свойство используется в карандашах).
Углерод и его аллотропные формы алмаз и графит (Киевнаучфильм)
Теплопроводность графита от 278,4 до 2435 Вт/(м*К), зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры.
Электрическая проводимость монокристаллов графита анизотропна, в направлении, параллельном базисной плоскости, близка к металлической, в перпендикулярном — в сотни раз меньше.
Минимальное значение проводимости наблюдается в интервале 300—1300 К, причём положение минимума смещается в область низких температур для совершенных кристаллических структур. Наивысшую электрическую проводимость имеет рекристаллизованный графит.
Коэффициент теплового расширения графита до 700 К отрицателен в направлении базисных плоскостей (графит сжимается при нагревании), его абсолютное значение с повышением температуры уменьшается. Выше 700 К коэффициент теплового расширения становится положительным.
В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, коэффициент теплового расширения положителен, практически не зависит от температуры и более чем в 20 раз выше среднего абсолютного значения для базисных плоскостей.
Монокристаллы графита диамагнитны, магнитная восприимчивость незначительна в базисной плоскости и велика в ортогональных базисным плоскостях. Коэффициента Холла меняется с положительного на отрицательный при 2400 К.
Морфология
Хорошо образованные кристаллы редки. Кристаллы пластинчатые, чешуйчатые, кривогранные, обычно имеют пластинчатую несовершенную форму. Чаще бывает представлен листочками без кристаллографических очертаний и их агрегатами.
Образует сплошные скрытокристаллические, листоватые или округлые радиально-лучистые агрегаты, реже — сферолитовые агрегаты концентрически-зонального строения. У крупнокристаллических выделений часто наблюдается треугольная штриховка на плоскостях (0001).
Происхождение
Образуется при высокой температуре в вулканических и магматических горных породах, в пегматитах и скарнах. Встречается в кварцевых жилах с вольфрамитом и др. минералами в среднетемпературных гидротермальных полиметаллических месторождениях.
Широко распространён в метаморфических породах — кристаллических сланцах, гнейсах, мраморах. Крупные залежи образуются в результате пиролиза каменного угля под воздействием траппов на каменноугольные отложения (Тунгусский бассейн). Акцессорный минерал метеоритов. Сопутствующие минералы: кварц, пирит, гранаты, шпинель.
Применение
Для изготовления плавильных тиглей, футеровочных плит — применение основано на высокой температурной стойкости графита (в отсутствие кислорода), на его химической стойкости к целому ряду расплавленных металлов.
Применяется в электродах, нагревательных элементах — благодаря высокой электропроводности и химической стойкости к практически любым агрессивным водным растворам (намного выше, чем у благородных металлов).
Для получения химически активных металлов методом электролиза расплавленных соединений, твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках, наполнитель пластмасс.
Является замедлителем нейтронов в ядерных реакторах, компонентом состава для изготовления стержней для чёрных графитовых карандашей (в смеси с каолином).
Используется для получения синтетических алмазов, в качестве эталона длины нанометрового диапазона для калибровки сканеров сканирующего туннельного микроскопа и атомно-силового микроскопа, для изготовления контактных щёток и токосъёмников для разнообразных электрических машин, электротранспорта и мостовых подъёмных кранов с троллейным питанием, мощных реостатов.
А также прочих устройств, где требуется надёжный подвижный электрический контакт, для изготовления тепловой защиты носовой части боеголовок баллистических ракет и возвращаемых космических аппаратов.
Графит (англ. Graphite) — C
| Молекулярный вес | 12.01 г/моль |
| Происхождение названия | от др.-греч. γράφω — записывать, писать |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
Виды природного графита
- тигельный (используется для производства огнеупорных изделий. Он отличается повышенной теплопроводностью и стойкостью к резким температурным перепадам),
- литейный кристаллический (имеет низкий коэффициент расширения, характеризуется прочностью при высоких температурах, используется при отливе деталей),
- аккумуляторный (применяется как добавка, графит используется для производства электродов, отличается повышенными техническими и химическими свойствами),
- для производства стержней для карандашей (тонкодисперсный, мягкий, не содержит примесей железа),
- элементный (графит используется для производства гальванических элементов, отличается повышенной тепло- и электропроводностью),
- электроугольный,
- для изготовления смазок и электропроводящей резины.
Классификация
| Strunz (8-ое издание) | 1/B.02-10 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.CB.05a |
| Dana (7-ое издание) | 1.3.5.2 |
| Dana (8-ое издание) | 1.3.6.2 |
| Hey’s CIM Ref. | 1.25 |
Физические свойства
| Цвет минерала | железно-чёрный переходящий в стально-серый |
| Цвет черты | чёрный переходящий в стально-серый |
| Прозрачность | непрозрачный |
| Блеск | полуметаллический |
| Спайность | весьма совершенная по |
| Твердость (шкала Мооса) | 1-2 |
| Излом | слюдоподобный |
| Прочность | гибкий |
| Плотность (измеренная) | 2.09 — 2.23 г/см 3 |
| Радиоактивность (GRapi) |
Оптические свойства
| Тип | одноосный (-) |
| Показатели преломления | nω = 1.93-2.07 |
| Анизотропия | чрезмерная |
| Цвет в отраженном свете | железно-чёрный переходящий в стально-серый |
| Плеохроизм | сильный, цвет красный |
| Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
Кристаллографические свойства
| Точечная группа | 6 mm — дигексагонально-пирамидальный |
| Пространственная группа | P63mc |
| Сингония | гексагональная |
| Параметры ячейки | a = 2.461Å, c = 6.708Å |
| Двойникование | по |
Источник: vseprokamni.ru
ГРАФИТ
Кристаллическая структура. Кристаллич. решетка графита (рис. 1) гексагональная (а = 0,24612 нм, с = 0,67079 нм, z = 4, пространств. группа C6/mmc, теоретич. плотн. 2,267 г/см 3 ). Состоит из параллельных слоев (базисных плоскостей), образованных правильными шестиугольниками из атомов С. Углеродные атомы каждого слоя расположены против центров шестиугольников, находящихся в соседних слоях (нижнем и верхнем); положение слоев повторяется через один, а каждый слой сдвинут относительно другого в горизонтальном направлении на 0,1418 нм.
Рис. 1. Кристаллическая решетка графита (природного цейлонского). А, В углеродные слои; пунктирными линиями показана элементарная кристаллич. ячейка.
Внутри слоя связи между атомами ковалентные, образованы sр 2 -гибридными орбиталями. Взаимод. между слоями осуществляются ван-дер-ваальсовыми силами. Для природного (цейлонского) графита межслоевое расстояние при нормальных условиях 0,3354 нм. Энергия связи между слоями гексагон. графита составляет 16,75 Дж/моль (15 °С), 15,1 Дж/моль (-134,15°С). Энергия связи С—С в слое 167,6 Дж/моль (1118°С).
В кристаллич. решетке графита могут наблюдаться вздутия, искривления углеродных сеток и дефекты тонкого строения. В результате коагуляции вакансий могут образоваться микрополости диам. до 3 мкм. Объединение отдельных участков этих дефектов приводит к возникновению краевых дислокаций, а также дислокац. петель величиной 0,1-1,0 мкм. Концентрация вакансий в графите увеличивается при его нагревании, напр. при 3650°С она достигает 0,5 атомных %. Дефекты могут возникать и при внедрении в решетку как углеродных атомов, так и гетероатомов (см. Графита соединения).
Свойства. Графит-жирное на ощупь в-во черного или серо-черного цвета с металлич. блеском. Его св-ва зависят от происхождения или способа получения. наиб. правильные кристаллы образует минерал цейлонских месторождений. Искусственно графит получают: нагреванием смеси кокса или каменного угля с пеком (т. наз. ачесоновский графит); термомех. обработкой смеси, содержащей кокс, пек, прир. графит и карбидообразующие элементы (рекристаллизованный графит); пиролизом газообразных углеводородов (пирографит). К разновидностям искусственно полученного графита относят также доменный графит (выделяется при медленном охлаждении больших масс чугуна) и карбидный графит (образуется при термич. разложении карбидов).
При атм. давлении выше 2000 °С графит возгоняется, в парах обнаружены молекулы, содержащие от одного до семи атомов С. При высоких давлениях и нагревании образуется алмаз (рис. 2). Тройная точка (графит-жидкость-пар): т-ра 4130 К, давл. 12 МПа. наиб. плотность (в зависимости от добавки 2,0-5,0 г/см 3 ) имеет рекристаллизованный графит.
Ниже приводятся термодинамич. св-ва ачесоновского графита: С°p 8,54 Дж/(моль*К), ур-ние температурной зависимости: С o p = а + bТ- сТ 2 — dT 2 — еТ 3 (288^130 К), где а = 4,824, Ъ = 28,627*10 -3 , с = 3,250*10 5 , d = 13,812*10 -6 , e = 2,276* 10 -9 ; 
104кДж/моль, S o пл 24 Дж/(моль*К); 
716,67 кДж/моль (288 К); S^98 5,74 Дж/(моль*К). Для графита разл. происхождения 
ок. -395 кДж/моль.
Рис. 2. Диаграмма состояния углерода: 1 и 2-области устойчивости соотв. графита и алмаза; 3 -область существования расплава углерода; 4 -линия равновесия графит-алмаз; 5, 6, 7, 8-линии плавления соотв. графита, метастабильного графита (приблизит. граница существования метастабильного графита в поле алмаза), алмаза и метастабильного алмаза в поле графита (приблизит. граница); А и В-области существования термодинамически неустойчивых алмаза и графита соответственно.
Высокая анизотропия св-в монокристаллов графита обусловлена строением его кристаллич. решетки. В направлении базисных плоскостей тепловое расширение графита до 427 °С отрицательно (т.е. графит сжимается), его абс. значение с повышением т-ры уменьшается. Выше 427 °С тепловое расширение становится положительным.
Температурный коэф. линейного расширения равен -1,2*10 -6 К -1 (до -73 o С), 0 (427 °С), 0,7*10 -6 К -1 (выше 727°С). В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, тепловое расширение положительно, температурный коэф. линейного расширения практически не зависит от т-ры и превышает более чем в 20 раз среднее абс. значение этого коэф. для базисных плоскостей. Температурный коэф. линейного расширения поликристал-лич. графита очень быстро увеличивается в интервале —100-0 °С, затем рост его замедляется; для наиб. распространенных графитов эти коэф. одинаковы и равны 0,2*10 -8 К -1 в интервале 0-500°С и 0,4*10 -9 К» 1 выше 1000°С.
Для монокристаллов графита отношение значений теплопроводности в направлениях, параллельном и перпендикулярном базисным плоскостям (коэф. анизотропии k), может достигать 5 и более. Теплопроводность [Вт/(м*К)] в направлении базисных плоскостей для графитов: цейлонского 278,4 (k = 3,2), камберлендского 359,6 (k = 6), канадского 522,0 (k = 6), пирографита 475-2435 (k = 100-800). Наивысшей теплопроводностью (большей, чем у Си) обладает рекристаллизованный графит с добавками карбидов Ti и Zr. Теплопроводность искусственно полученного поликристаллич. графита сильно зависит от его плотности и составляет 92,22, 169,94 и 277,44 Вт/(м*К) при плотности соотв. 1,41, 1,65 и 1,73 г/см 3 . На кривой температурной зависимости теплопроводности имеется максимум, положение и величина к-рого зависят от размеров и степени совершенства кристаллов.
Электрич. проводимость монокристаллов графита в направлении, параллельном базисной плоскости (
0,385*10 -6 Ом*м), близка к металлической, в перпендикулярном-в сотни раз меньше, чем у металлов (52,0*10 -6 Ом*м). Величина 
принимает миним. значение в интервале 0-1000 °С, положение минимума смещается в область низких т-р тем больше, чем совершеннее кристаллич. структура. Наивысшую электрич. проводимость имеет рекристаллизованный графит.
Монокристаллы графита диамагнитны, магн. восприимчивость велика в направлении, перпендикулярном базисным плоскостям ( -22*10 -3 ), и незначительна в параллельном направлении ( -0,5*10 -3 ). Знак коэф. Холла меняется с положительного на отрицательный при 2100°С.
Прочностные св-ва графита изменяются с увеличением т-ры. Для большинства искусств. графитов 
с повышением т-ры возрастает в 1,5-2,5 раза, достигая максимума при 2400-2800°С;
увеличивается в 1,3-1,6 раза в интервале 2200-2300 °С; модули упругости и сдвига возрастают в 1,3-1,6 раза в интервале 1600-2200 °С.
С повышением т-ры до 3000 °С и выше прочностные св-ва довольно резко снижаются и при 3200 °С приближаются к св-вам при 20 °С В интервале 20-2000 °С графит хрупок. В диапазоне 2200-2600 °С наблюдается большая остаточная деформация, достигающая 0,35-1,5% в зависимости от вида графита. Для искусственно полученного поликристаллич. графита 
9,8-14,7 МПа, 
19,6-21,6 МПа, 
24,5-29,4 МПа; коэф. Пуассона 0,20-0,27; твердость по Бринеллю 392-588 МПа, по шкале Мооса 1-2. наиб. высокие прочностные св-ва имеет рекристаллизованный графит.
Хорошие антифрикционные св-ва графита обусловлены легкостью скольжения одного углеродного слоя относительно другого под действием малых сдвиговых напряжений в направлении базисных плоскостей. Коэф. трения по металлам (для рабочих скоростей до 10 м/с) составляют 0,03-0,05. Для пирографита под действием напряжений в направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, он составляет 0,4-0,5; пирографит м. б. использован в кач-ве фрикционного материала.
После облучения графита нейтронами его физ. св-ва изменяются: увеличивается, а прочность, модуль упругости, твердость, теплопроводность уменьшаются на порядок. После отжига при 1000-2000 °С св-ва восстанавливаются до прежних значений. Графит обладает низким сечением захвата тепловых нейтронов (0,38*10 -30 м 2 ).
Характерная особенность искусственно полученного графита-его пористость, оказывающая существенное влияние практически на все св-ва графита. Объем пор от 2-3% для пирографита до 80-85% для др. видов графитов. Для описания зависимости
, модуля упругости, теплопроводности, р от пористости применяют эмпирич. выражение: 
где Рi и Рoi—св-ва соотв. пористого и непористого графитов,
-общая пористость,
-параметр для i-того св-ва.
Графит весьма инертен при нормальных условиях. Окисляется О2 воздуха до СО2 выше 400°С, СО2-выше 500 °С. Т-ра начала р-ций тем выше, чем совершеннее кристаллич. структура графита. Окисление ускоряется в присут. Fe, V, Na, Cu и др. металлов, замедляется в присут. С12, соед. фосфора и бора.
С молекулярным азотом графит практически не реагирует, с атомарным при обычной т-ре образует цианоген C2N2, в присут. Н2 при 800°C-HCN. В условиях тлеющего разряда графит с N2 дает парацианоген (CN)X, где х2. С оксидами азота выше 400 °С образует СО2, СО и N2, с Н2 при 300-1000 °С-СН4.
Галогены внедряются в кристаллич. решетку графита, давая соед. включения (см. Графита соединения).
С большинством металлов и их оксидов, а также со мн. неметаллами графит дает карбиды. Со всеми щелочными металлами, нек-рыми галогенидами, оксифторидами, галогеноксидами, оксидами и сульфидами металлов образует соед. включения, с нитридами металлов выше 1000 °С- твердые р-ры нитридов и карбидов, с боридами и карбидами-эвтектич. смеси с т-рами плавления 1800-3200°С. Графит стоек к действию к-т, р-ров солей, расплавов фторидов, сульфидов, теллуридов, орг. соед., жидких углеводородов и др., реагирует с р-рами щелочей, жидкими окислителями и рядом хлор- и фторорг. соединений.
Наиб, химически и термически стоек пирографит. Он практически непроницаем для газов и жидкостей, при 600 °С его стойкость к окислению во мн. раз выше, чем у других графитов. В инертной среде пирографит работоспособен при 2000 °С в течение длительного времени.
Получение. Кристаллич. графит извлекают из руд методом флотации, руды скрытокристаллич. графит используют без обогащения.
Исходное сырье для получения графита-нефтяной или метал-лургич. кокс, антрацит и пек. Отдельные частицы исходных углеродных материалов в результате карбонизации при обжиге связываются в монолитное твердое тело, к-рое затем подвергают графитации (кристаллизации). По одному из методов кокс или антрацит измельчают и смешивают с пеком в определенных соотношениях, прессуют при давл. до 250 МПа, а затем подвергают обжигу при 1200°С и графитации при нагр. до 2600-3000 °С. Для уменьшения пористости полученный графит пропитывают синтетич. смолой или жидким пеком, после чего снова подвергают обжигу и графитации. В произ-ве графита повыш. плотности пропитку, обжиг и графитацию повторяют до пяти раз.
Из смеси, содержащей кокс, пек, прир. графит и до 20% тугоплавких карбидообразующих элементов (напр., Ti, Zr, Si, Nb, W, Та, Мо, В), получают рекристаллизованный графит. Исходную шихту нагревают в графитовых прессформах до т-ры, на 100-150 °С превышающей т-ру плавления эвтектич. смеси карбида с углеродом, под давл. 40-50 МПа в течение неск. десятков минут.
Пирографит получают пиролизом газообразных углеводородов с осаждением образовавшегося углерода из газовой фазы на подложку из графита. Осадки имеют кристаллич. структуру разл. степени совершенства — от турбостратной неупорядоченной (пироуглерод) до упорядоченной графитовой (пирографит).
Наиб. кол-во прир. графита добывают в СССР, ЧССР, Южной Корее, Мексике, Австрии, ФРГ, лучшие сорта крупнокристаллич. графита-на Цейлоне и Мадагаскаре. Произ-во графита сосредоточено в промышленно развитых странах (Великобритания, СССР, США, Франция, ФРГ, Япония) и достигает сотен тыс. тонн в год.
===
Исп. литература для статьи «ГРАФИТ» : Веселовский В. С, Угольные и графитовые конструкционные материалы, М., 1966; Шулепов С. В., Физика углеграфитовых материалов, М., 1972; Рекристаллизованный графит, М., 1979; Костиков В. И., Варенков А. Н., Взаимодействие металлических расплавов с углеродными материалами, М., 1981.
Страница «ГРАФИТ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
Источник: xumuk.ru
Графит, типы, марки, структура, свойства и применение
Графит, типы, марки, структура, свойства и применение.
Поделиться в:
Графит – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода.
Описание графита:
Графит (в переводе с греч. – «пишу») – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода . Химическая формула графита – C.
Наряду с графитом, алмазом существуют еще много аллотропных форм углерода. Например, графен , фуллерен , углеродные нанотрубки и т.д. Свойства данных веществ совершенно отличаются друг от друга.
Графит широко распространен в природе как минерал. Он встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию.
Различают месторождения кристаллического графита, связанного с магматическими горными породами или кристаллическими сланцами, и скрытокристаллического графита, образовавшегося при метаморфизме углей .
Природный графит по своему химическому составу не отличается чистотой. В большом количестве (до 10-25%) в нем присутствует зола, состоящая из разных составляющих (Fe2O3, SiO2, Аl2O3, MgO, Р2О5, CuO, СаО и др.), газы (до 2%) и битумы, иногда вода.
Также графит получается искусственным путем различными способами. Например, нагреванием смеси кокса и пека до 2 800 °C.
Типы и марки графита:
В соответствии с ГОСТ 17022-81 «Графит. Типы, марки и общие технические требования» выделяют следующие минералогические типы графита:
Этим же ГОСТом предусмотрены следующие марки графита: ГСМ-1, ГСМ-2, ГАК-1, ГАК-2, ГАК-3, ГК-1, ГК-2, ГК-3, ГС-1, ГС-2, ГС-3, ГС-4, П, ЭУЗ-М, ЭУЗ-II, ЭУЗ-III, ЭУТ-I, ЭУТ-II, ЭУТ-III, ГТ-1, ГТ-2, ГТ-3, ГЭ-1, ГЭ-2, ГЭ-3, ГЭ-4, ГЛ-1, ГЛ-2, ГЛ-3, ЭУН, ГЛС-1, ГЛС-2, ГЛС-3, ГЛС-4.
Им соответствуют следующие виды использования (потребления) графита:
– графит специальный малозольный,
– графит кристаллический электроугольный,
– графит кристаллический литейный,
– графит скрытокристаллический электроугольный,
– графит скрытокристаллический литейный.
Структура и кристаллическая решетка графита:
Графит имеет слоистую, плоскую структуру. Отдельные слои графита называются графеном. Каждый слой кристаллической решетки графита может по-разному располагаться по отношению друг к другу, образуя политипы.
В каждом слое атомы углерода расположены в гексагональной решетке на расстоянии 0,142 Нм, а расстояние между плоскостями графена составляет 0,335 Нм.
Атомы углерода, расположенные в одной плоскости слоя, связаны между собой ковалентной связью. Углерод имеет четыре свободных электрона. Однако в ковалентной связи задействованы только три электрона из четырех, поэтому каждый атом углерода связан только с тремя атомами углерода. Четвертый электрон свободно мигрирует в плоскости, делая графит электропроводящим в направлении, параллельном плоскости. Электропроводность графита в направлении перпендикулярно плоскости слоя, наоборот, в сотни раз меньше.
Между собой слои графена в графите скреплены слабыми Вандерваальсовыми силами, которые позволяют слоям графита легко быть отделенными друг от друга.
Известны две формы графита: альфа-графит (имеет гексагональную структуру и кристаллическую решетку) и бета-графит (имеет ромбоэдрическую структуру и кристаллическую решетку). Обе формы графита имеют очень схожие физические свойства, за исключением того, что слои графена у каждой формы графита укладываются несколько по-разному.
Рис. 1. Альфа-графит
У α-графита половина атомов каждого слоя располагается над и под центрами шестиугольника, а у β-графита каждый четвёртый слой повторяет первый.
Рис. 2. Бета-графит
Альфа-графит может быть преобразован в бета-форму с помощью механической обработки. Бета-форма переходит в альфа-форму при нагревании графита свыше 1300 °C.
Свойства графита:
– электрическая проводимость графита анизотропна (т.е. зависит от направления внутри самого графита). Он хорошо проводит электрический ток в направлении, параллельном базисной плоскости. В этом случае его электропроводность близка к металлической. В перпендикулярном направлении электропроводность в сотни раз меньше.
– обладает низкой твёрдостью. Твердость школе Мооса 1.
– относительно мягкий. После воздействия высоких температур становится немного более твёрдым и очень хрупким,
– плотность 2,08-2,23 г/см³,
– легко поддается механической обработке,
– цвет от железо-черного до стально-серого, блеск металлический,
– неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха ,
– жирный (скользкий) на ощупь, оставляет след на бумаге и пальцах,
– при трении графит расслаивается на отдельные чешуйки (это свойство используется в карандашах),
– обладает достаточно большой теплопроводностью. Теплопроводность графита анизотропна. Она составляет от 100 до 354,1 Вт/(м*К) и зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры,
– коэффициент теплового расширения графита также анизотропен и зависит от температуры. До 700 К коэффициент теплового расширения графита отрицателен в направлении базисных плоскостей (графит сжимается при нагревании), его абсолютное значение с повышением температуры уменьшается. Выше 700 К коэффициент теплового расширения становится положительным. В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, коэффициент теплового расширения положителен, практически не зависит от температуры и более чем в 20 раз выше среднего абсолютного значения для базисных плоскостей,
– обладает высоким диамагнетизмом,
– химически малоактивен,
– обладает химической стойкостью. Кислотоупорен,
– при высокой температуре реагирует с кислородом, сгорая до углекислого газа,
– образует соединение включения с щелочными металлами, солями.
Физические свойства графита:
| Наименование показателя: | Значение: |
| Длина связи С–С, нм | 0,142 |
| Расстояние между слоями, нм | 0,335 |
| Плотность, г/см 2 | от 2,08 до 2,23 |
| Температура плавления, о С | 3845-3890 |
| Температура кипения, о С | 4200 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | от 100 до 354,1 |
Применение и использование графита:
Области использования и применения графита:
– для изготовления активных масс и щелочных аккумуляторов и масс для графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов,
– для изготовления аккумуляторных изделий специального назначения,
– для изготовления масс графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов,
– для изготовления карандашей чертежной и канцелярской групп,
– для изготовления карандашей канцелярской, школьной и копировальной групп,
– в качестве антифрикционных компонентов в твердых смазочных покрытиях при изготовлении ядерных реакторов, механизмов космических кораблей, летательных аппаратов , а также для коллоидно-графитовых препаратов,
– в качестве ингредиента электропроводящей резины , изделий порошковой металлургии, графитовых смазочных карандашей и паст, электропроводящих полимерных пленок ,
– для изготовления консистентных смазок для открытых шестерен прокатных станов, рессор автомобилей и других высоконагруженных узлов трения,
– для производства электроугольных изделий,
– для изготовления огнеупорных графитокерамических изделий,
– для производства первичных химических источников тока,
– для припыла рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок сложной конфигурации, требующих особо чистой поверхности,
– для припыла рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок средней сложности,
– для припыла при получении отливок, не требующих высокой чистоты поверхности ,
– для изготовления противопригарных покрытий при получении отливок,
– в металлургическом производстве,
– для изготовления изделий специального назначения,
какой цвет натуральный матовый серый темный белый черный графит купить фото кристаллическая решетка химическая формула спб имеет вода тип простое элемент
свойства форма марки виды строение применение графита цена модификация
графитом является
аллотропное видоизменение алмаз графита
Коэффициент востребованности 4 534
- ← Петролейный эфир, свойства, применение
- Нефтеотдача, коэффициент извлечения нефти и методы повышения нефтеотдачи →
Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai