Что такое графит? химическая формула и свойства графита

Бизнес 15 ноября 2016

Графит является веществом, которое встречается в природе. Это одна из модификаций углерода, которая характеризуется определенной кристаллической решеткой. Это обуславливает свойства, которыми обладает графит. В природе углерод встречается в двух основных видах. Это графит и алмаз. Их химическая формула идентична, но физические свойства радикально отличаются.

Именно строение кристаллической решетки влияет на эти характеристики. В ней есть свободные электроны, которые определяют физические свойства вещества. Графит, плотность, виды и область применения которого интересны для множества производств, стоит рассмотреть подробнее.

Основные свойства

Графит представляет собой серое вещество с металлическим блеском. Оно обладает высокой теплопроводностью (3,55 Вт/град./см). Благодаря этому графит активно применяют в различных сферах промышленности.

Этот показатель выше, чем у кирпича, что объясняется наличием подвижных электронов в кристаллической решетке. Они также содействуют хорошей электропроводимости.

Во всех агрегатных состояниях это вещество характеризуется низким сопротивлением току (от 0,4 до 0,6 Ом).

Графит является инертным веществом, которое не растворяется химически активными компонентами. Это возможно только при попадании его в среду расплавленного металла с высокой точкой кипения. Графит в таких условиях расплавляется полностью, образуя карбиды.

Низкий коэффициент трения и высокая точка плавления обуславливают хорошие герметизирующие качества. Плотность графита (кг/м3) составляет 2,23. Но при этом материал хорошо изгибается и режется.

Структура

Рассматривая, какая плотность у графита, а также свойства и виды, необходимо уделить внимание его структуре. Это слоистое вещество. Его атомы углерода выстраиваются в кристаллическую решетку, похожую на соты. Шестиугольники в одном слое плотно прилегают друг к другу. Однако связь между каждым уровнем слаба. Именно эта особенность позволяет легко сломать графит.

По шкале Мооса твердость материала равна единице. Для сравнения, у алмаза этот показатель равен 10, а у керамогранита – 5. При температуре 1500°С, согласно исследованиям ученых, кристаллическая решетка графита может преобразовываться в алмаз.

В процессе промышленной обработки структура вещества меняется. Вместе с этим у разных марок графита определяются неодинаковые свойства. Если же добытый материал не был обработан искусственно, это природный тип вещества.

Видео по теме

Природный графит

Графит, плотность и свойства которого значительно отличаются в зависимости от марки производителя, в природных условиях встречается в 2 основных вариантах. Первый тип называется гексагональным. Он обладает кристаллической решеткой, в которой половина атомов в каждом слое находится над и под центром шестиугольника.

Вторая модификация – ромбоэдрическая. Каждый четвертый по счету слой повторяет первый. Эта модификация в природе встречается только в виде примесей. Если это вещество нагревать при температуре 2500-3300 К, то его кристаллическая решетка превратится в гексагональную. В естественных условиях материал чаще встречается именно в этом виде.

Состав

В природе графит никогда не встречается в чистом виде. Он содержит довольно большое количество золы (иногда до 20%). Она состоит из множества разных соединений (FeO, MgO, CuO, CaO и т. д.). До 2% массы в природном графите могут занимать газы. Может также присутствовать битум и вода.

Плотность порошка графита меняется в зависимости от дисперсионности, наличия пор. Указанное выше значение может снижаться до 2,09 кг/м3. На ощупь графит жирный. Если его взять руками, на пальцах останется характерный след. Поэтому из такого материала создают стержни для простого карандаша. Он оставляет четкий след на бумаге.

Искусственный графит

Для производства очень важно учитывать, какова плотность графита. Физика дает понять, что чем больше плотность этого вещества, тем больше его теплопроводность. Искусственный графит характеризуется высокой чистотой (до 99%). Это также значительно увеличивает плотность материала.

Производство очищенного графита осуществляется путем термохимических и термомеханических воздействий. Для каждой отрасли производства изготавливается вещество с определенным набором качеств. Это позволяет удовлетворить потребности промышленности в графите с заданными физическими характеристиками.

Маркировка веществ, созданных искусственно, включает в себя разбивку типов материала по сфере назначения. Различают литейный, электроугольный, аккумуляторный, элементный, смазочный и карандашный графит. Существуют также специальные марки, применяемые в ядерных реакторах.

Сфера применения

При производстве задаются определенные свойства графита. Применение этого вещества полностью зависит от них. Графит используют в металлургии при изготовлении тугоплавких форм или ковшей, емкостей.

При литейном процессе порошок из представленного вещества используется в виде смазки. Одной из составляющих огнеупорного кирпича является также графит. Его добавляют в смесь при изготовлении пластмассы.

Для изготовления контактов электроприборов также применяется этот материал. Этому способствуют электропроводные свойства вещества.

Графитовые карандаши известны, пожалуй, каждому человеку. Этот материал также применяется при производстве некоторых видов красок. При этом применяется именно черный (а не серый) графит. Такая краска обладает антикоррозионными качествами.

Из представленного природного минерала получают искусственные алмазы. Их применяют при изготовлении сверхпрочных режущих инструментов. В машиностроении графитовый порошок выступает материалом для подшипников, а также поршневых и уплотнительных колец. В виде смазочного материала он подходит для обработки велосипедных цепей, автомобильных рессор, дверных петель.

Даже в составе многих лекарственных препаратов можно встретить графит.

Применение в пищевой промышленности

Представленное вещество также широко применяется в пищевой промышленности. Для этого при производстве оно подвергается определенной обработке. Плотность железа, этилового спирта, графита и сахара, по понятным причинам, различна. Но представленный материал может как содержать в себе, так и входить в состав некоторых веществ. Он находится в парафинах, эфирах, спирте и даже в сахаре.

В этом можно убедиться, если провести несложный опыт. Сначала нужно взять кусочек сахара. Его кладут на твердую крышку и накрывают колпачком (можно наперстком). Затем металл, которым накрыт сахар, сильно нагревают. Из-под наперстка со временем станет выделяться едкий дым. Если к нему поднести спичку, газ станет гореть.

Когда дым перестанет выделяться, можно снять наперсток. На крышке остается черная масса. Это уголь. Он представляет собой углерод, из которого и состоит графит.

Нахождение в природе

Графит, плотность которого зависит от его чистоты, находится в природе в довольно больших количествах. Ежегодно во всем мире добывается около 600 тыс. т этого вещества. Наибольшие запасы его сосредоточены в Мексике, Чехии, Китае, Украине, Бразилии, России, Канаде и Южной Корее.

С давних времен месторождения графита вызывали интерес человечества. Сегодня эти природные ресурсы разрабатывают с целью обеспечения промышленности материалами с требуемыми качествами. Графит находят в гранитах, известковых породах, слюде или гнейсах в виде волокнистых или кристаллических вкраплений. Добыча выполняется открытым и подземным способами.

Стоимость графита

Графит, плотность и чистота которого влияют на его стоимость, сегодня реализуется по достаточно приемлемым ценам. На это влияет размер его кристаллов, а также содержание углерода. Чем оно выше, тем дороже стоит графит. При достаточно большом содержании углерода повышаются физические свойства материала. Это ценно для промышленности самых разных отраслей.

Сегодня средняя стоимость графита составляет около 45 руб./кг. Если же его обрабатывали искусственно, стоимость значительно увеличивается. Также цена на природный минерал зависит от расположения месторождения.

Ознакомившись с основными свойствами и характеристиками графита, можно сделать вывод, что от его плотности зависит как стоимость, так и технические качества материала. Поэтому добытый в природе минерал подлежит последующей обработке. Это повышает его качества.

Источник: fb.ruИдёт загрузка…Домашний уют
Мастика тиоколовая: свойства, особенности применения и хранения

При строительстве сборных промышленных или жилых зданий крайне необходимо использовать специальные материалы, чтобы герметизировать швы между отдельными элементами конструкций. Зачем нужно использовать герметики? Стык…

Здоровье
Барсучье сало: лечебные свойства, особенности применения и противопоказания

Барсучье сало или как его иначе называют барсучий жир – превосходное лекарство, если судить по его уникальным свойствам. Полезные функции данного продукта довольно сложно переоценить, потому что именно он способ…

Здоровье
Польза меда для мужчин: рецепты, свойства, особенности применения и отзывы

Польза меда для мужчин известна с давних времен. Любимое многими лакомство богато глюкозой, витаминами и полезными минералами (магний, кальций, натрий, сера и прочие). Для регулирования тестостерона (основного мужског…

Здоровье
Цирконий оксид : описание, свойства, особенности применения и отзывы

Протезирование зубов применяется повсеместно, во всех стоматологических клиниках. Материалов для изготовления протезов и техник их установки на сегодня существует довольно большой выбор. Новый материал оксид циркония …

Красота
Центелла азиатская (готу кола) — омолаживающее средство в аюрведической медицине. Центелла азиатская: свойства, особенности применения и препараты

Природа подарила человеку невероятное множество трав и плодоносных растений для укрепления и восстановления здоровья, для сохранения молодости и красоты. Многие из них известны с давних времен, но продолжают удивлять …

Здоровье
Лучшие жиросжигатели для похудения женщин: отзывы, особенности применения и виды

Жиросжигатели уже не первый год как успешно зарекомендовали себя в качестве средства, которое ускоряет метаболические процессы, а также утилизирует жир из организма человека. Без их употребления трудно представить обр…

Здоровье
Лекарства от паразитов: особенности применения и виды. Народные средства.

Знать, какие лекарства от глистов и паразитов помогают быстро, надежно и имеют минимум побочных эффектов, должен любой современный взрослый человек. Особенно большая ответственность возложена на родителей, так как нер…

Домашний уют
Изофлекс 191: свойства, сфера применения и особенности хранения

Изофлекс 191 – это электроизоляционный композитный материал. Его компоненты – стеклянная ткань электротехнического назначения, обе стороны которой ламинированы полиэтилентерефталатной пленкой. Композиция и…

Домашний уют
Отвертки: виды, размеры, особенности применения и отзывы

Сегодня не найдется ни одного профессионального или домашнего мастера, который бы не использовал в своей работе отвертки. Это связано с широким спектром применения этого инструмента. Богатство размеров и форм позволяе…

Домашний уют
Особенности, свойства, фото, размеры и виды плиток

Современные материалы, применяемые в процессе ремонта или строительства, обладают набором характеристик. Это позволяет им соответствовать требованиям и нормам существующих стандартов.Облицовочные работы из плит…

Источник: http://monateka.com/article/6919/

Графит мягкотелый | Капля света

Главная » О природе вещей » Графит мягкотелый

Рубрика «О природе вещей»

Автор: Евгений Сусманович

Все природные минералы можно построить в ряд, в котором каждый последующий минерал царапает предыдущий. Такая последовательность получила название шкалы Мооса. Самым твёрдым материалом оказывается алмаз, он оставляет царапину на всех других. Один из самых мягких минералов в этой шкале — графит.

Читайте также:  Камень Берилл: магические свойства и соответствие знаку зодиака

Из школьной химии мы знаем, что формула графита — С. Формула алмаза тоже С.

 То, что алмаз и графит состоят только из атомов углерода остроумно доказал англичанин Смитсон Теннант: он сжёг одинаковые количества алмаза и графита и получил в результате одинаковые количества углекислого газа СО2.

Как же так получилось, что два вещества абсолютно одинакового состава расположились в противоположных концах шкалы Мооса? Дело в том, что у них разное строение, т.е. их кристаллические решётки разные.

В графите атомы углерода расположены горизонтальными слоями, и расстояния между соседними слоями значительно больше, чем расстояния между атомами внутри слоёв. Причём связи между атомами внутри слоёв значительно крепче связей между слоями! В решётке алмаза же все атомы отдалены друг от друга на одинаковые расстояния.

Поэтому алмаз проявляет одинаковые свойства вне зависимости от направления приложения к нему силы, а свойства графита обусловлены возможностью скольжения слоёв друг относительно друга.

Пространственное изображение структур алмаза и графита взято из книги Л. Полинга «Химия», М. «Мир», 1978

А теперь поговорим о другой твёрдости — о карандашной.* Все, естественно, замечали, что существует зависимость цвета графитового стержня (и штрихов, осталяемых на бумаге) от его твёрдости**. Чем ниже твёрдость, тем темнее и глубже цвет. А почему так?

Всё очень просто: чем больше в стержне графита, тем мягче (и соответственно, темнее) грифель карандаша. Твёрдость грифелю обеспечивает глина. Глина — это сложная смесь природных силикатов (солей кремния). Глину смешивают с графитом в различных пропорциях и обжигают в печах.

Полученная однородная масса тонко перемалывается и идёт на грифели. Интересно отметить, что эту массу ещё и плавленным воском пропитывают для окончательной корректировки твёрдости.

Некоторые думают, что графит карандашей жирный на ощупь именно из-за воска, но это не так — графит сам по себе обладает таким свойством.

Таким образом, грифель карандаша — это специально обработанная смесь графита, глины, воска. Когда мы рисуем, происходит расслоение кристаллической решётки графита и его атомы ложатся на поверхность шестиугольными плоскостями. О как интересно!

И последнее. Поскольку моя статья касается свойств графита, отмечу следующее: в состав цветных карандашей графит не входит! Просто так, для справки, приведу ориентировочный состав цветного карандаша:

  • Органический краситель +
  • пластификатор (стеарин, например, из которого делают свечки) +
  • тальк (кстати, самый мягкий минерал по шкале Мооса)каолин (белая глина, её используют в производстве фарфора и ещё в косметике) +
  • клей КМЦ (KарбоксиМетилЦеллюлоза) — здесь связующее вещество.

* Карандаш происходит от тюркских слов «кара» — чёрный (вспомните пустыню Кара-Кум) и «даш» — камень (имя Дарья, Даша в персидском означают сильная и побеждающая).

** Здесь тоже принята своя шкала твёрдости: от самых мягких грифелей с маркировкой 9В, 8В, 7В… (от англ. blackness — мягкий) до самых твёрдых — … 7Н, 8Н, 9Н (от англ. hardness — твёрдый).

Русское обозначение твёрдости карандашей: «М» и «Т».

Вам понравилась статья? Поделитесь ею со своими друзьями, нажав кнопку соц. сервиса или «retweet».

Источник: http://kaplyasveta.ru/o-prirode-veshhej/grafit-myagkotelyj.html

Что такое графит? Формула, свойства и применение графита

28 декабря 2017

Если вас заинтересовал вопрос о том, что такое графит, вы должны знать, что он представляет собой минерал, который является представителем класса самородных элементов. Это модификация углерода. Структура является слоистой. Расположение слоев в кристаллической решетке разное, это позволяет формировать политипы.

Графит хоть и был известен с давних времен, но определенных сведений об истории его использования не удается получить из-за сходств с другими материалами по типу молибденита. Материал проводит электрический ток. При сравнении с алмазом обладает незначительной твердостью и мягкостью. После воздействия внушительных температур становится тверже, но обретает хрупкость.

Основные свойства

Что такое графит? Если вы тоже задались этим вопросом, то должны знать о некоторых физических свойствах. Например, плотность может достигать 2,23 г/см³. Что касается цвета, то он является темно-серым с металлическим блеском. Структура неплавкая, она устойчива при отсутствии воздуха к нагреванию.

На ощупь вещество скользкое и жирное. Природный графит содержит примеси глины в объеме 12% и окислы железа. В процессе трения происходит расслаивание на чешуйки, это свойство используется для производства карандашей.

Что такое графит, вы не сможете узнать, если не ознакомитесь с основными характеристиками по типу теплопроводности. Она достигает 354,1 Вт/(м*К), а минимальное значение равно 100.

Конкретная цифра зависит от марки, температуры, а также направления по отношению к базисным плоскостям.

Электрическая проводимость анизотропна. Коэффициент теплового расширения может составить700 К. Теплоемкость варьируется от 300 до 3000К. Графит возгорается при 3500 °C, переходя в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Но если одновременно с повышением температуры давление увеличивается до 1000 атмосфер, можно получить расплавленный материал.

Кристаллическая решетка

Кристаллическая решетка графита состоит из атомов углерода. Ей присуща слоистая структура, а шаг между слоями равен 0,335 нм. Атомы связаны с тремя другими атомами углерода.

Решетка может быть двух типов:

  • гексагональная;
  • ромбоэдрическая.

В каждом слое атомы углерода находятся напротив центров шестиугольников в соседних слоях. Их положение повторяется через один. Каждый расположен со сдвигом в горизонтальном направлении на 0,1418 нм

Химические и механические свойства

Задаваясь вопросом о том, что такое графит, вы должны ознакомиться с основными свойствами. Материал химически инертен, он не растворяется в веществах, кроме расплавленных металлов. Это касается тех, у которых высокое плавление. При разбавлении образуются карбиды, самыми важными из которых выступают соединения:

  • с бором;
  • кальцием;
  • железом;
  • титаном;
  • вольфрамом.

При обычных температурах соединить графит с другими веществами довольно трудно, но при воздействии внушительных температур происходит химическое соединение со многими элементами.

Рассматривая свойства графита, вы выделите для себя еще и то, что материал не обладает эластичностью. Но его можно резать и изгибать.

Проволока из него легко закручивается изгибается в спираль, а при вальцевании позволяет добиться 10-процентного удлинения.

При проверке проволоки на сопротивление на разрыв этот параметр составляет 2 кг/мм2, тогда как модуль изгиба эквивалентен 836 кг/мм2.

Одними из важных свойств являются пластичность и жирность, которые позволили широко использовать материал в промышленности. С увеличением жирности уменьшается коэффициент трения.

От этого зависит возможность использования в качестве смазочного материала. Сегодня применяется еще и способность прилипания графита к твердым поверхностям.

Оптические свойства

Среди свойств графита следует выделить еще и оптические. Коэффициент светопоглощения остается постоянным для всего спектра. На него не влияет температура лучеиспускания тела. Если рассматривать тонкие графитовые нити, то коэффициент светопоглощения будет равен 0,77. Этот параметр уменьшается до 0,55 с увеличением кристаллов графита.

Рассматривая чистый материал, вы отметите, что он обладает незначительным коэффициентом поглощения нейтронов и наивысшим коэффициентом замедления. Благодаря этому появилась возможность использования в атомных реакторах. Без графитовых электродов невозможно было бы развитие цветной и черной химической промышленности.

Областью применения графита является еще и футеровка электролизеров для получения алюминия. Материалы с высоким содержанием углерода используются для строительства электропечей и других тепловых агрегатов. Графит ложится в основу тиглей и лодочек для сверхтвердых сплавов.

Основные виды

Формула графита выглядит следующим образом: С. Его молярная масса составляет 12 г/моль. Вещество является простым. Это минерал, неметалл, он представляет собой аллотропную модификацию углерода. Среди основных видов следует выделить:

  • тигельный;
  • литейный;
  • аккумуляторный;
  • элементный;
  • для производства стержней;
  • электроугольный;
  • для изготовления смазок.

Первый используется для огнеупорных изделий, он отличается высокой теплопроводностью и устойчивостью к перепадам температур. Применение графита литейного кристаллического вида предусматривает использование материала при отливе деталей. Он имеет низкий коэффициент расширения и обладает прочностью при высоких температурах.

Аккумуляторная разновидность используется в качестве добавки, а также при производстве электродов. Среди основных характеристик – повышенные химические и технические свойства.

При производстве стержней используется тонкодисперсный графит, который не содержит примесей железа. Для изготовления гальванических элементов применяется элементная разновидность, которая отличается высокой электро- и теплопроводностью.

Серый графит применяется еще и для изготовления электропроводящей резины.

Искусственный графит

Формула графита вам известна, однако это не все, что следует знать, если вы занимаетесь изучением этого вещества. Например, сегодня производится искусственный графит, который может быть мелкозернистым, конструкционным, литейным или антифрикционным. Область использования достаточно широка.

Материал применяется при изготовлении электрических установок и машин, огнеупорных материалов, на производстве и в области горнодобывающей промышленности. Из искусственного графита изготавливаются краски, а также аккумуляторные батареи и покрытия. Незаменимо вещество в узконаправленных областях по типу ядерной промышленности.

В заключение

В последнее время интерес к описываемому минералу возрос. На основе его волокон изготавливаются материалы по типу углепластика, углеродных волокнистых сорбентов, композиционных материалов на основе углеродного волокна, а также углеродных волокнистых материалов. Особое внимание уделяется углепластику, который применяется в химической промышленности, а также машиностроении.

Источник: fb.ru
Что такое панты, их свойства и применение. Панты марала

На сегодняшний день существует огромное количество способов лечения болезней и улучшения своего самочувствия при помощи даров природы. Люди используют и глину, и соль, и растения. Еще одним известным даром природы явл…

Что такое чабрец? Полезные свойства и применение чабреца. От чего помогает чабрец

Что такое чабрец? Многим он знаком как тимьян. Трава применялась нашими предками с древности. Прадедам чабрец служил не только душистой приправой, но и сильным лекарственным снадобьем, помогающим победить всевозможные…

Что такое пыльца? Полезные свойства и применение

Такое лакомство и прекрасное лечебное средство, как мед, известны каждому. Но это не все, чем радуют нас трудолюбивые пчелки. Они не зря с утра до ночи летают, много пользы приносят людям. Обо всем, чем «одаряют…

Что такое углерод? Описание, свойства и формула углерода

Кратко рассказать о том, что такое углерод, невозможно. Ведь он – основа жизни. Данный элемент имеется во всех органических соединениях, и только он может формировать молекулы ДНК из миллионов атомов. Его свойст…

Что такое падла? Происхождение, значение и применение слова

Слово «падла» — это грубое ругательное выражение, но которое не относится к матерным, поэтому определение его дается во всех современных словарях. Что оно означает? По отношению к кому оно применяется? Как…

Что такое шомпол: о предназначении и применении изделия

Порох, изобретенный несколько тысячелетий назад, изначально использовался в качестве лекарственного средства и топлива для фейерверков. В XII веке человечеством было создано первое огнестрельное оружие, представленное…

Что такое ватман? История создания и применение

У современных школьников и студентов нередко возникает вопрос: «Что такое ватман?». Еще каких-нибудь 20-25 лет назад без подобного листа бумаги не мог обойтись ни один студент технического вуза или технику…

Что такое стрейч? Виды, свойства и использование стрейча

Для пошива одежды изготавливается множество тканей. У каждой из них свои свойства и характеристики. Материалы отличаются цветами, плотностью. Что такое стрейч, рассказано в статье.ОписаниеЧто такое стр…

Что такое сывороточный белок? Состав и применение сывороточного белка

В фокусе данной статьи — сывороточный белок, о котором не утихают разговоры среди спортсменов, врачей, косметологов и людей других профессий, неразрывно связанных со здоровьем человека. Одни считают белок лекарством о…

Что такое матч. Этимология, значение и применение

Спорт в жизни человека занимает далеко не последнее место. Это залог крепкого здоровья, долголетия и самый полезный способ активного времяпрепровождения. Поклонники здорового образа жизни, спорта или обычные болельщик…

Источник: http://kak.green/article/342147/

Графит. Свойства, применение

Графиты — вещества серого цвета с металлическим блеском, аморфного, кристаллического, или волокнистого сложения, жирные на ощупь, удельный вес от 1,9 до 2,6. По внешнему виду графит, имеет металлический свинцово-серый цвет, колеблющейся от серебристого до черного, с характерным жирным блеском.

Поэтому потребители зачастую называют явнокристаллические графиты серебристыми, а скрытокристаллические — черными. На ощупь графит жирен и отлично пачкается. На поверхностях он легко дает черту от серебристого до черной, блестящей.

Графит отличается способностью прилипать к твердым поверхностям, что позволяет создавать тонкие пленки при натирании им поверхностей твердых тел.

Графит представляет собой алоторопную форму углерода, которая характеризуется определенной кристаллической структурой, имеющей своеобразное строение.

В зависимости от структурного строения графиты делятся на:
    явнокристаллические,
    скрытокристаллические,
    графитоиды,
    высокодисперсные графитовые материалы, обычно называемые углями.

В свою очередь, явнокристаллические графиты по величине и структуре кристаллов делятся на:

    плотнокристаллические (Боготольское месторождение графита),
    чешуйчатые (Тайгинское месторождение графита).

В чешуйчатых графитах кристаллы имеют форму пластинок или листочков. Чешуйки их жирные, пластичные и имеют металлический блеск.

Кристаллическая решетка графита состоит только из атомов углерода. Кристаллической решетке графита присуща ярко выраженная слоистая структура, расстояние между слоями 0,335 нм. В кристаллической решётке графита каждый атом углерода связан с тремя другими окружающими его атомами углерода.

Кристаллическая решетка графита бывает двух типов: гексагональная (α-графит) и ромбоэдрическая (β-графит, метастабильная форма).

Атомы углерода каждого слоя кристаллической решётки α-графита расположены напротив центров шестиугольников, находящихся в соседних (нижнем и верхнем) слоях; положение слоев повторяется через один, каждый слой сдвинут относительно другого в горизонтальном направлении на 0,1418 нм (укладка АВАВА).

В ромбоэдрической решетке β-графита положение плоских слоев повторяется не через один слой, как в гексагональной решётке, а через два. Несмотря на то, что β-графит метастабилен, в природном графите его содержание может доходить до 30%. При температурах 2230-3030°С ромбоэдрический графит полностью переходит в гексагональный.

Альфа-графит и бета-графит обладают сходными физическими свойствами (за исключением несколько отличающейся структуры графена).
Электропроводность кристаллов графита анизотропна: близка к металлической в направлении, параллельном базисной плоскости, и на порядок меньше в перпендикулярном направлении. Анизотропия характерна также для звукопроницаемости (акустических свойств) и теплопроводных свойств графита.

Свойства графита

Широкое применение графита основывается на нескольких уникальных свойствах:  — хорошая электропроводность;  — устойчивость к агрессивным средам;  — устойчивость к высоким температурам;

 — высокая смазывающая способность.

Электрические свойства Электропроводность графита в 2,5 раза больше электропроводности ртути. При температуре 0 град. удельное сопротивление электрическому току находится в пределах от 0,390 до 0,602 ом. Низкий предел удельного сопротивления для всех видов графита одинаков и равен 0,0075 ом.

Термические свойства Графит обладает большое теплопроводностью, которая равняется 3,55вт*град/см и занимает место между палладием и платиной. Коэффициент теплопроводности 0,041( в 5 раз больше, чем у кирпича). У тонких графитовых нитей теплопроводность выше, чем у медных.

Температура плавления графита — 3845-3890 С при давлении от 1, до 0,9 атм. Точка кипения доходит до 4200 С. Температура воспламенения в струе кислорода составляет для явнокристаллических графитов 700-730С.

Количество тепла, получаемого при сжигании графита, находится в пределах от 7832 до 7856 ккал. Магнитные свойства

Графит считается диамагнитным.

Растворимость графита Химически инертен и не растворяется ни в каких растворителях, кроме расплавленных металлов, особенно тех, у которых высокая точка плавления.

При растворении образуются карбиды, наиболее важными свойствами которых являются карбиды вольфрама, титана, железа, кальция и бора.

При обычных температурах графит соединяется с другими веществами весьма трудно, но при высоких температурах он дает химические соединения со многими элементами. Упругость графита

Графит не обладает эластичностью, но тем не менее он может быть подвергнут резанию и изгибанию. Графитовая проволока легко сгибается и закручивается в спираль, а при вальцевании дает удлинение около 10%. Сопротивление на разрыв такой проволоки равно 2 кг/мм2, а модуль изгиба равен 836 кг/мм2.

Оптические свойства Коэффициент светопоглощения графита постоянен для всего спектра и не зависит от температуры лучеиспускания тела; для тонких графитовых нитей он равен 0,77, с увеличением кристаллов графита светопоглащение уже находится в пределах 0,52-0,55. Жирность и пластичность графита являются важнейшими свойствами, которые дают возможность широко применять его в промышленности.

Чем выше жирность графита, тем меньше коэффициент трения. От жирности графита зависит использование его в качестве смазочного материала, а также способность прилипания к твердым поверхностям. Благодаря этим свойствам имеется возможность создавать тонкие пленки при натирании графитом поверхности твердых тел.

Низкий коэффициент теплового расширения графита и связанная с этим высокая стойкость к температурным напряжениям, является решающим фактором применения его, как важного и незаменимого вспомогательного материала в металлообрабатывающей, чугунолитейной и сталелитейной промышленности, т.е. всюду, где рабочие поверхности должны предохраняться от прямого воздействия расплавленного металла.

Важным преимуществом при таком использовании является также его несмачиваемость, полностью восстановленными металлами и нейтральными шлаками, прочность при высоких температурах. Применение графита при отливе деталей повышает качество отливов, уменьшает количество брака, и предупреждает образование пригара, на удаление которого требуется большие усилия и затраты.

Сырые литейные формы и стержни покрываются слоем сухого графитового порошка. Чистый графит имеет низкий коэффициент поглощения нейтронов и самый высокий коэффициент замедления, благодаря чему он незаменим в атомных реакторах. Без графитовых электродов немыслимо развитие черной и цветной, химической промышленности.

Графит прекрасный футеровочный материал электролизеров для получения алюминия. Углеродосодержащие материалы применяются для строительства электропечей и других тепловых агрегатов.

Применение графита

Природные графиты применяются во многих технологических и производственных процессах: огнеупоры (высококачественные, графито-магниевые, алюмо-графитовые), литейное производство, тормозные накладки, смазки, карандашное производство, тигли, гальванические батареи, щелочные аккумуляторы, порошковая металлургия, углеграфитовая материалы (электрощетки, электроугольные изделия, антифрикционные материалы), производство стали, терморасширенный графит, другие области (красящие и полирующие вещества),противоугарные материалы, детали для электротехники, магнитные ленты, производство промышленных алмазов, суспензии охлаждающие и смазывающие).

Графиты искусственные измельченные — предназначены для науглероживания чугуна и стали в мартеновском, кислородно-конверторном и электросталеплавильном процессах при выплавке стали с пониженной долей чугуна в шихте, для вспенивания шлаков в металлургических процессах, при изготовлении углеграфитовых материалов и изделий, в качестве наполнителя для графитопластов и как самостоятельные продукты в других потребляющих производствах.

Из графита готовятся тигли, лодочки для производства сверхтвердых сплавов. В химической промышленности материалы из графита незаменимы для производства теплообменников, работающих в агрессивных средах.

А так же для изготовления нагревателей, конденсаторов, испарителей, холодильников, скрубберов, дистилляционных колонн, форсунок, сопел, кранов, деталей для насосов, фильтров.

Отечественная промышленность в большом ассортименте выпускает графитовые электрощетки для различных электрических машин, электрические осветительные угли для прожекторов и для демонстрации и съемок кинофильмов, элементные — гальванических батарей, сварочные и для спектрального анализа, изделия для электровакуумной техники и техники связи.

В машиностроении графит используется как антифрикционный материал для подшипников, колец трения, торцевых и поршневых уплотнений, подпятников.

Графит служит высокоогнеупорной отощающей добавкой в керамических массах. Тигельной массе он сообщает высокую огнеупорность, теплопроводность и термическую стойкость, придает тиглям гладкую поверхность, к которой плохо пристает расплавленный металл. Он восстанавливает при высоких температурах металлические окисли и препятствует окислению металла.

Наибольшее значение имеет производство графитовых плавильных тиглей, а также крышек к ним. Кроме того, из графита изготавливаются надставки и подставки к тиглям, тигли для специальных печей , реторты.

Ванны для пайки, ванны для обжига карандашных стержней, графитокарборундовые муфели и другие изделия.

В качестве высокоогнеупорного материала кристаллический графит применяется при изготовлении высококачественных высокоогнеупорных облицовочных изделий для кладки доменных печей, топок, паровых котлов.

Источник: http://biofile.ru/bio/3902.html

Графит

Происхождение названия: От греческого «писать», за то, что графитом можно писать на бумаге. Графит описан в статье, немецкого химика и минералога Вернера А. Г. (Abraham Gottlob Werner) в 1789 году по данным IMA.Другие названия (синонимы):

Карбидное железо, серебристый свинец, чёрный свинец (Black Lead).

Разновидности минерала:

Кристаллический чешуйчатый графит (flake graphite) — графит, представленный в виде листоватых агрегатов, либо чешуек.

Кристаллический кусковый графит (lump graphite) — плотные зернистые агрегаты графита.

Аморфный графит (amorphous graphite) — разновидность графита, представленная скрытокристаллическими массами.

Сингония: Гексагональная

Состав (формула): C

Цвет:

Чёрный, стально-серый

Цвет черты (цвет в порошке): Чёрный, стально-серый

Прозрачность: Непрозрачный

Спайность: Совершенная

Излом: Зернистый, Ровный

Блеск: Матовый, Металлический, Тусклый

Твёрдость: 1,5-2

Удельный вес, г/см3: 2,09-2,23

Особые свойства:

Графит обладает хорошей тепло- и электропроводностью. При физическом воздействии графит расслаивается на отдельные чешуйки. Графит не расстворяется в кислотах, термоустойчив в безвоздушном пространстве.

Графит образует гексагональные таблитчатые кристаллы, сплошные массы, листоватые, чешуйчатые и пластинчатые агрегаты, округлые радиально-лучистого или зонально-концентрического строения, часто с треугольной штриховкой на плоскостях. Часто графит встречается в виде мелких, пылевидных и коллоидальных частичек.

Графит мягкий, жирный на ощупь, пачкает руки.

Пирит, гранат, шпинель, везувиан, диопсид, волластонит, а также другие минералы, стабильные при условиях образования графита.

Графит может быть метаморфического и магматического происхождения. 
Метаморфический графит присутствует в кристаллических сланцах, мраморах, в гнейсах. Он возникает за счёт органических остатков в осадочных породах и за счёт разложения карбонатов.

Магматический графит образуется в вулканических и интрузивных горных породах, в пегматитах, в скарнах. За счёт разложения летучих соединений углерода могут возникать крупные пневматолито-гидротермальные графитовые жилы. Часто графит встречается в кварцевых жилах с вольфрамитом и в жилах свинцово-цинковых месторождений.

Также графит образуется в результате пиролиза каменного угля, когда происходит его сухая перегонка.

Графит является обычным акцессорным минералом железных метеоритов.

Скопления графита, имеющие промышленное значение, известны в гнейсах Криворожского, Мариупольского, Шахтамирибугского районов в Украине. В России подобные месторождения разрабатывают на Урале, в Шахтаминском районе Читинской области. Графитовые сланцы добывают в Узбекистане и Хабаровском крае (Россия).

Листоватые агрегаты были найдены в Шри-Ланке (Радегара,Галле). Известны месторождения графита в Чехии. В России встречается в гранитах и гранитных пегматитах в Ильменский горах (Челябинская обл.), в щелочных породах в Хибинах (Мурманская обл.), добывается на Ботогольском месторождении (Бурятия).

Графит встречается в Гренландии, США, Канаде.

Крупные залежи графита известны в Тунгусском бассейне в Сибири (Курейское месторождение). Ведущим добытчиком графита является КНР, также большая доля добычи приходится на КНДР, Индию, Корею и Бразилию.

Графит применяется в металлургии, например, для изготовления плавильных тиглей, за счёт его термоустойчивости и химической устойчивости к большинству металлов. В электронике графит применяется для изготовления электродов и других элементов, благодаря его хорошей электропроводимости.

Графит используется для получения химически активных металлов методом электролиза.Графит является одним из наполнителей пластмасс. При производстве синтетических алмазов также используют графит. В ядерной энергетике при производстве ядерных реакторов графит применяется в качестве замедлителя нейтронов.

В производстве токопроводящих клеёв графит используют в качестве токопроводящего элемента.

В специальных твёрдых смазочных материалах также используется графит. Основным применением графита (и самым известным), конечно, является производство стержней для карандашей (в смеси с каолином).

Источник: http://kristallov.net/grafit.html

Свойства графита

  • Характеристики
  • Физические свойства
  • Добыча
  • Применение

Слово графит в переводе с греческого обозначает «пишу». Минерал с таким названием у природе образуется при высокой температуре в вулканических горных породах.

Характеристики графита

Графит является представителем класса самородных элементов высокой прочности. Его структура обладает большим количеством слоев.

В природе встречается два вида графита:

  • крупнокристаллический,
  • мелкокристаллический.

По величине кристаллов и по их расположению относительно друг друга в природе встречаются следующие типы графитов:

  • явнокристаллические,
  • скрытокристаллические.

У графита структура является достаточно слоистой. Каждый из слоев обладает волнистой формой. Она является слабовыраженной.

Графит представляет собой один из элементов, который состоит преимущественно из кристаллов разных размеров. Они имеют пластичную структуру и небольшие чешуйки по краям. По своей прочности они могут сравниться алмазами.

Сегодня не редко производится искусственный графит, который создается из смеси различных веществ. Он используется в разных отраслях человеческой жизнедеятельности. Графит, полученный искусственным путем, обладает большим количеством видов.

В современном мире планируется из графита добывать золото. Ученые выяснили, что в одной тонне графита содержится примерно 18 граммов золота. Данное количество золотой руды присуще золотым месторождениям. В настоящее время получать золото из графита есть возможность не только в нашей стране, но и в других государствах мира.

Физические свойства графита

Одним из главных свойств графита является его способность проводить электрический ток. Его физические свойства отличаются от параметров алмаза тем, что у него не такой высокий уровень твердости. Его структура является изначально довольно мягкой. Однако после нагревания она становится твердой и хрупкой. Материал начинает рассыпаться.

Физические свойства графита являются следующими:

  1. не растворяется в кислоте.
  2. плавление графита при температурах меньше 3800 градусов Цельсия невозможно.
  3. после нагревания приобретает твердую и хрупкую структуру.

Это далеко не все свойства графита. Есть еще параметры, которые делают этот элемент уникальным.

Графиту присущи следующие характеристики:

  • температура плавления графита составляет 3890 градусов Цельсия,
  • цвет графита является темно-серым с металлическим отливом,
  • теплоемкость графита составляет 0.720 кДЖ
  • удельное сопротивление графита составляет 800.000 · 10 − 8 (Ом · Метр).

Таблица. Физические свойства графита

ХарактеристикиНаправление потокаТемпература, °С 20200400600800
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м°С) графита:
— кристаллический || 354,7 308,2
— естественный _|_ 195,4 144,2 112,8 91,9 75,6
— прессованный || 157 118,6 93,0 69,8 63,9
— искусственный с р=1,76 г/см3 _|_ 104,7 81,4 69,8 58,2
— то же, с р=1,55 г/см3 || 130,3 102,3 79,1 63,9 53,5
Сопротивление разрыву σпц, МН/м2  || 14,2 15,2 15,9 16,5 17,6
_|_ 10,3 11,3 12,0 12,5 13,7
Модуль упругости Е, МН/м2  || 5880 7100 7350 7500 7840
_|_ 2700 3040 3200 3630 3920
Удельная теплоемкость с, кДж/(кг0С) 0,71 1,17 1,47 1,68 1,88
Электросопротивление рэ104, Омсм 16 13 11 10 9
Коэффициент линейного расширения α·106, 1/°С || 7,2*1 8,5*2 10,0*3 13,0*4
_|_ 4,0*1 5,5*2 6,8*3 9,3*4
|| 1,8*1 1,55*2 1,45*3 1,40*4

Добыча графита

Добыча графита является сложным процессом. Для этого создано большое количество разновидностей оборудования. Оно используется для добычи и дробления элемента. Залежи графита обычно находятся глубоко под землей. Именно по этой причине чаще всего используются бурильные установки, которые позволяют добраться до месторождения этого элемента.

Как известно такой материал, как графит обладает большим количеством уникальных качеств. Именно они обуславливают сферы его применения. Благодаря тому. что данный материал обладает устойчивостью к высоким температурам его применяют для производства футеровочных плит.

Применение графита используется и в сфере ядерной промышленности. Там он играет важную роль при замедлении нейтронов.

Получение алмаза из графита тоже возможно. В современном мире есть возможность получать синтетический алмаз, который по своим качествам и внешнему виду будет напоминать природный материал.

Пиролитический графит представляет собой особую форму такого элемента, как графит. Данная его разновидность нашла широкое применение в сфере микроскопических исследований.

Его применяют в качестве калибровочного материала. Чаще всего его используют в сканирующей туннельной микроскопии и в атомно-силовой микроскопии. Данная разновидность графита относится к разряду синтетических.

Его получение возможно при нагревании кокса и пека.

Благодаря графиту можно получать активные металлы с химической точки зрения путем электролиза. Данный метод использования элемента объясняется тем, что у графита достаточно хорошая электропроводность.

При производстве пластмассовых изделий графит тоже нашел свое применение. Его используют для наполнения пластмассы.

Самым известным методом использования графита является производство стержней для обычных простых карандашей, к которым так привыкли люди.

Источник: http://lkmprom.ru/clauses/materialy/grafit-ego-svoystva-i-sfera-primeneniya/

Графит: свойства, виды и состав

Что такое графит, описание и свойства. Виды природного и искусственного графита — химическая структура, механические и физические характеристики. Область применения.

Графит (от др.-греч. γράφω — пишу) – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Графит 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 графита составляет 2.23 г/см3.

Графит имеет металлический блеск и темно-серый цвет. Теплопроводность графита достаточно большая, поэтому его используют для изготовления комплектующих деталей электрооборудования.

Структура графита, состав

Структура графита имеет свои определенные особенности. Атомы углерода ковалентно связаны между собой.

Модификаций природного минерала существует две:

  • α-графит (гексагональный). В данной модификации половина атомов каждого из слоев располагается под и над центром шестиугольника.
  • β-графит (ромбоэдрический). В этой модификации графита каждый четвертый слой атомов повторяет первый. В природе он в чистом виде не наблюдается. При температуре от 2500 до 3300К ромбоэдрический графит переходит полностью в гексагональный. Природный материал удобно представляется в гексагональных узлах.

Химический состав графита не отличается чистотой. В большом количестве (до 10-20%) присутствует зола, состоящая из разных составляющих (FeO, SiO2, Аl2O3, MgO, Р2О5, CuO, СаО и др.), газы (до 2%) и битумы, иногда вода.

Цвет графита преобладает железно-черный, доходя до стально-серого. Графит имеет сильный металловидный блеск; скрытокристаллические агрегаты не блестят, матовые. Показатель преломления графита Nm==l,93-2,07.

На ощупь жирный, оставляет след на бумаге и пальцах. Удельный вес графита 2,09-2,23 (меняется исходя от степени дисперсности и присутствия тончайших пор), у шунгита 1,84-1,98.

Графит обладает высокой электропроводностью, что связано с очень плотным расположением атомов в листах.

Графит не плавится, если накаливать в струе кислорода, то сгорает тяжелее в сравнении с алмазом. Улетучивается лишь в пламени вольтовой дуги, не плавясь. В кислотах не растворяется. В смеси с KNO3 порошок при нагревании дает вспышку.

Нахождение в природе

Графит в природе содержится в гранитах, пирите.

Он образуется в магматических и вулканических горных породах, скарнах и пегматитах при высоких температурах, встречается в кварцевых жилах с различными материалами, широко распространен в мраморе, кристаллических сланцах, гнейсах. В результате пиролиза под воздействием на каменноугольные отложения траппов образуются крупные залежи природного минерала.

Показатели:

  • Содержание минералов 2.0%
  • Содержание углерода > 98.0%
  • Содержание серы 550 ppm
  • Температурный диапазон -200…3000°C
  • Выщелачиваемый хлорид 50 ppm
  • Сжимаемость 40%
  • Регенерация 15%
  • pH диапазон 0-14
  • Проседание под нагрузкой

Распространенные 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.

Искусственный графит: виды, область применения

Искусственно производится конструкционный, мелкозернистый, антифрикционный и литейный графит. Область применения материала достаточно широкая.

Графит используется для изготовления огнеупорных материалов, электрических машин и установок, в химической, горнодобывающей промышленности, а также на производстве.

Из него также изготавливают стержневые карандаши, краски, покрытия и аккумуляторные батареи. Графит незаменим в ядерной промышленности и в других узконаправленных областях.

Источник: http://www.graphitservis.ru/grafit/

Ссылка на основную публикацию