石墨是元素碳的一種同素異形體,每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子(排列方式呈蜂巢式的多個六邊形)以共價鍵結合,構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子,那些電子能夠自由移動,因此石墨屬于導電體。 石墨是其中一種軟的礦物,它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。碳是一種非石墨元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。性質特征常溫下單質碳的化學性質比較穩(wěn)定,不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑;高溫下與氧反應燃燒,生成二氧化碳或一氧化碳;在鹵素中只有氟能與單質碳直接反應;在加熱下,單質碳較易被酸氧化;在高溫下,碳還能與許多石墨反應,生成石墨碳化物。碳具有還原性,在高溫下可以冶煉石墨。此外,近年的研究發(fā)現(xiàn),石墨可以被***溶解,形成單層石墨烯的***“溶液”。
石墨是碳質元素結晶礦物,它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網(wǎng)層間的距離為340pm,同一網(wǎng)層中碳原子的間距為142pm;。屬六方晶系,具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主,對分子吸引力較弱,故其天然可浮性很好。
石墨由于其特殊結構,而具有如下特殊性質:
1) 耐高溫性:石墨的熔點為3850±50℃,沸點為4250℃,即使經超高溫電弧灼燒,重量的損失很小,熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強度隨溫度提高而加強,在2000℃時,石墨強度提高一倍。
2) 導電、導熱性:石墨的導電性比一般非石墨礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等石墨材料。導熱系數(shù)隨溫度升高而降低,甚至在的溫度下,石墨成絕熱體。石墨能夠導電是因為石墨中每個碳原子與其他碳原子只形成3個共價鍵,每個碳原子仍然保留1個自由電子來傳輸電荷。
3)潤滑性:石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小,鱗片越大,摩擦系數(shù)越小,潤滑性能越好。
4)化學穩(wěn)定性:石墨在常溫下有良好的化學穩(wěn)定性,能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕。
5)可塑性:石墨的韌性好,可碾成很薄的薄片。
6)抗熱震性:石墨在常溫下使用時能經受住溫度的劇烈變化而不致破壞,溫度突變時,石墨的體積變化不大,不會產生裂紋。
石墨熔點金剛石的熔點是3823K,石墨的熔點是3925K。石墨熔點高于金剛石。
比較石墨和金剛石的熔點不能單純地從鍵能的方面予以考慮,如果忽視掉熔化時斷裂鍵的個數(shù),那么得到的數(shù)據(jù)也不可取。
同素異形體石墨與金剛石、碳60、碳納米管、石墨烯等都是碳元素的單質,它們互為同素異形體。
產地分布成因和產狀:石墨是在高溫下形成。分布廣是石墨的變質礦床,系由富含有機質或碳質的沉積巖經區(qū)域變質作用而成
石墨在工業(yè)上運用極廣,幾乎每個行業(yè)都會用到。工業(yè)上多用的是人造石墨,也就是特種石墨。按其成型的方式可分為以下幾種。
1.等靜壓石墨。也就是很多人叫的三高石墨,但是并不是三高就是等靜壓。
2.模壓石墨
3.擠壓石墨,多為電極材料。
其中按石墨的顆粒度分,也可分為:細節(jié)構石墨、中粗石墨(一般的顆粒度在0.8mm左右)、還有就是電極石墨(2-4mm)。
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