Графитовый – Графит — Википедия

Содержание

Графит. Описание, свойства, происхождение и применение минерала

 
Графит — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Распространенный в природе минерал. Встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию графита. Различают месторождения кристаллического графита, связанного с магматическими горными породами или кристаллическими сланцами, и скрытокристаллического графита, образовавшегося при метаморфизме углей.
 

СТРУКТУРА


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.

β-графит в чистом виде не наблюдается, так как является метастабильной фазой. Однако, в природных графитах содержание ромбоэдрической фазы может достигать 30 %. При температуре 2500-3300 К ромбоэдрический графит полностью переходит в гексагональный.

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).

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)

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 {0001}
Твердость (шкала Мооса) 1-2
Излом слюдоподобный
Прочность гибкий
Плотность (измеренная) 2.09 — 2.23 г/см3
Радиоактивность (GRapi) 0

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 6mm — дигексагонально-пирамидальный
Пространственная группа P63mc
Сингония гексагональная
Параметры ячейки a = 2.461Å, c = 6.708Å
Двойникование по {1121}

Интересные статьи:

mineralpro.ru  

13.07.2016  

mineralpro.ru

Графит, типы, марки, структура, свойства и применение

Графит, типы, марки, структура, свойства и применение.

 

 

Графит – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода.

 

Описание графита

Типы и марки графита

Структура и кристаллическая решетка графита

Свойства графита

Физические свойства графита

Применение и использование графита

 

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:

– кристаллический,

– скрытокристаллический.

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 аккумуляторный,

– графит карандашный,

– графит смазочный,

– графит кристаллический электроугольный,

– графит тигельный,

– графит элементный,

– 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/см2 от 2,08 до 2,23
Температура плавления, оС 3845-3890
Температура кипения, оС 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,

– прочее.

 

© Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com,

https://ru.wikipedia.org/wiki/Графит#Условия_нахождения_в_природе

 

карта сайта

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
864

xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai

Графит — Википедия

Графит
Фазы железоуглеродистых сплавов

Феррит (твёрдый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой)
Аустенит (твёрдый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой)
Цементит (карбид железа; Fe3C метастабильная высокоуглеродистая фаза)
Графит стабильная высокоуглеродистая фаза

Структуры железоуглеродистых сплавов

Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)
Мартенсит (сильно пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной тетрагональной решеткой)
Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита)
Сорбит (дисперсный перлит)
Троостит (высокодисперсный перлит)
Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа

Стали

Конструкционная сталь (до 0,8 % C)
Высокоуглеродистая сталь (до ~2 % C)

(инструментальная, штамповая, пружинная, быстрорежущая)

Нержавеющая сталь (легированная хромом)
Жаростойкая сталь
Жаропрочная сталь
Высокопрочная сталь

Чугуны

Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
Серый чугун (графит в форме пластин)
Ковкий чугун (графит в хлопьях)
Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

wiki2.red

Свойства графита, применение, характеристики, добыча

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.

Кристаллическая решетка графита состоит из большого количества слоев, которые имеют различное расположение относительно друг друга.

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).

Внимание: Единственный параметр из всех характеристик графита, который зависит от вида элемента, является теплопроводность графита. Она составляет 278,4 до 2435 Вт/(м*К).

Таблица. Физические свойства графита.











Характеристики Направление потока Температура, °С
 20 200 400 600 800
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.

Применение графита

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.

lkmprom.ru

свойства, виды, состав и применение

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/см3. Графит имеет металлический блеск и темно-серый цвет. Теплопроводность этого минерала достаточно большая, поэтому его используют для изготовления комплектующих деталей электрооборудования.

Структура и состав графита

Структура 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 преобладает железно-черный, доходя до стально-серого. 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. 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.

Графит в природе

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

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 — 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.

www.graphitservis.ru

Описание графита. Свойства графита. Применение графита

Описание и свойства графита

Графит – это природный элемент, легко раскалываемый минерал, одна из модификаций углерода. Графит – материал очень мягкий, легко поддающийся механической обработке, обладает металлическим блеском. Графитовая формула – С (углерод).

Электропроводность графита, фото которого можно посмотреть выше, превышает ртутную электропроводимость в 2,5 раза. Удельное сопротивление электротока с температурой в 0 градусов находится в границах 0,390-0,602 Ом, а его самое низкое значение для различных видов данного элемента одно и то же – 0,0075 Ом.

Элемент отличается повышенной теплопроводимостью, коэффициент которой в 5 раз выше, чем имеет кирпич (0,041). Графитные медные цепочки отличаются более низкой теплопроводностью. Пределы температуры плавления – 3845-3890 С, кипение начинается при 4200 С. Во время сжигания элемента выделяется 7832 ккал тепла. Графит является диамагнитным.

Его основные химические свойства – инертность по отношению к жидкостям, газам и твёрдым веществам, способность растворяться в расплавленных металлах, с точкой плавления превышающей его собственную. На высокой температуре может взаимодействовать с другими элементами.

Не эластичен, но в то же время изгибается и режется. Благодаря жирности и пластичности имеет широкое применение в промышленном производстве. Жирность также позволяет применять его как смазочный материал. Плотность графита 2,23 г/ см3.

Графит отличается слоистой структурой, имеющей свои особенности. Атомы углерода кристаллической решётки графита представляют собой сотовые ячейки: шестиугольники, расположенные рядами. В каждом ряду атомы плотно связаны друг с другом, а ряды между собой имеют слабую связь. Поэтому графит легко сломать даже если только слабо надавить.

Твёрдость по шкале Мооса приравнивается к единице, в то время как у алмаза – десять, несмотря на тот факт, что алмаз и графит – это углеродовые подвиды. Всё дело в кристаллической решётке. У алмаза один атом углерода связан с четырьмя лежащими рядом. На основе исследований учёные доказали, что кристаллическая решётка графита при температуре выше 1500 С может преобразоваться в решётку алмаза.

В процессе переработки как физические, так и химические свойства графита меняются, поэтому его классифицировали на марки, которые имеют соответствующие  различия. В промышленности отдельная марка графита используется для определённого вида продукции.

Графит подразделяется на естественный (природный) и искусственный. При его производстве учитывают свойства  в зависимости от назначения продукции. Естественный в свою очередь делится на графит кристаллический и скрытокристаллический, представляет собой порошок, похожий на порох.

Производители продукции из графита предъявляют свои требования к сырью в зависимости от его назначения. В соответствии с этим проведена маркировка, и сейчас вырабатываются различные марки графита, имеющие каждая свое предназначение.

Среди них электроугольная, литейная, элементная, аккумуляторная, карандашная, смазочная, а также специальная марка по производству графита для ядерных реакторов. Весь производимый графит должен соответствовать техническим требованиям в зависимости от области  его применения.

Месторождения и добыча графита

Ресурсы графита во всём мире составляют примерно 600 млн т, а его ежегодная добыча свыше 600 тыс. т. Наибольшими запасами владеют Мексика, Китай, Чехия, Бразилия, Украина, Россия, Южная Корея, Канада. Образовался этот минерал метаморфизацией осадочных пород из органических соединений. Месторождения графита с давних времён представляют интерес с экономической точки зрения и оцениваются мощностью в миллионы тонн.

Разработка этих месторождений обеспечивает промышленность необходимым сырьём. Натуральный графит встречается в виде плотных кристаллических или волокнистых вкраплений в граниты, известковые породы, гнейсы, слюду. Он образует большие скопления в виде непрозрачных, серых, землистых или чешуйчатых масс. Цвет графита в пределах от серого стального до чёрного. Кусковой графит добывают подземным способом, а графитовую руду – открытым.

Применение графита

И производители, и обыватели уже давно знакомы с графитовым веществом, зарекомендовавшим себя наличием качеств, которые позволяют применять его не только для производственных процессов, но и в повседневной жизни.

Благодаря таким основным свойствам как электропроводность и огнеупорность, этот минерал нашёл широкое применение в промышленности. Металлургия использует его для изготовления тугоплавких ковшей, форм для сплавов, ёмкостей для кристаллизации. Литейное производство применяет графитовый порошок как смазку форм для литья.

Является одной из составляющих при изготовлении огнеупорного кирпича. Полировочные и шлифовальные пасты получают из графитовых смесей. Учитывая электропроводящие свойства природного элемента, он незаменим для изготовления контактов электроприборов и электродов.

Промышленность по производству графитовых карандашей, смазочных материалов и изготовления красок тоже не обходится без этого вещества. Стержни для карандашей изготавливаются из чёрного графита, хотя в природе существует серый графит со стальным блеском. Является наполнителем пластмассы,  с его помощью налажено производство искусственных алмазов.

Даже атомная энергетика оценила свойства графита и взяла его на использование. Машиностроение – материал для подшипников, уплотнительных и поршневых колец. В быту также стали использовать графитовую смазку – обрабатывать автомобильные рессоры, велосипедные цепи, даже дверные петли.

Покрасочным средством, обладающим антикоррозионными качествами является краска графитовая. Она представляет собой однокомпонентную суспензию. В её состав, кроме графитового наполнителя, входят пластификатор и  связующие пигменты. Применяя такую краску, защищают бетонные, стальные, деревянные, алюминиевые, чугунные изделия от коррозии.

В медицине графит зарекомендовал себя как одно из гомеопатических средств при кожных заболеваниях, являющихся следствием внутренних и трудно поддающихся терапии нарушений. Препятствует образованию спаек и рубцов после воспалений, а также влияет на обменные процессы. Заболевания, на которые благотворно воздействует графит, сложно перечислить, поэтому он входит в состав многих лекарственных препаратов.

Цена графита

Продажей графита занимаются специализированные компании, занимающиеся добычей и переработкой графита, цены на который достаточно приемлемы. Ценовая категория природного графита зависит от размеров его кристаллов и содержания углерода. Каждый сорт графита имеет свою стоимость – чем выше содержание углерода, тем лучше технические свойства, и тем он дороже.

Реализация данного минерала производится как в розницу, так и оптом. Потребитель может графит купить на выгодных для него условиях. При покупке оптом делается скидка, обеспечивается его доставка. Стоимость зависит и от региональной принадлежности. Средняя цена на графит примерно 45 руб/кг. Готовая продукция стоит дороже.

tvoi-uvelirr.ru

применение и физические свойства (температура плавления, формула, тип кристаллической решетки, теплопроводность, удельное сопротивление, плотность, твердость, структура), как выглядит

Графит – это представитель класса самородных камней. По своей структуре он многослойный, но мягкий настолько, что его можно резать ножом. Кристаллы вещества часто задействуют во многих промышленных сферах.

Что такое графит

Графит представлен веществом серого цвета с металлическим отблеском. Минерал очень распространен в природе, он образует крупные скопления кристаллов. Часто его можно найти выраженным кристаллическими включениями в другие горные породы: гнейсы, слюду, известняк и гранит.

Минерал формируется под влиянием экстремально высоких температур.

Особенности минерала обусловлены скольжением структурных слоев относительно друг друга. Он обладает высокой теплопроводностью, что ценится в промышленности.

В натуральной среде минерал имеет несколько модификаций и разновидностей. Он подразделен по структурному признаку на гексагональный и ромбоэдрический тип.

Для ромбоэдрической модификации первому идентичен каждый четвертый слой. Такой тип графита встречается преимущественно в качестве примесей. В гексагональном варианте характерна кристаллическая решетка, у которой половина атомов смещена к центру шестиугольника.

Разновидности минерала

Природный графит является аллотропным соединением из углерода с содержанием примесей. В зависимости от состава его можно классифицировать:

По сферам применения и содержанию примесей:

  • Пиролитический – искусственно воспроизведенный минерал применяется в инструментах для микроскопических исследований.
  • Коллоидный – технический графит, используемый в промышленности, преобразованный из чистейшего искусственного камня в порошок.
  • Силицированный – устойчивое к эрозиям и коррозиям вещество, полученное искусственным методом с добавлением жидкого кремния при изготовлении.
По структуре По цвету
Чешуйчатый Серебристый серый
Графитовый сланец Белый
Волокнистый Матовый светлый
Плотнокристаллический Черный

История и происхождение минерала

Точная история вещества не может быть установлена до сих пор. Причиной этому служит сходство с другими веществами, красящие свойства которых подобны графиту. Первое упоминание минерала в истории связано с глиняной посудой культуры Боян-Марицы, раскрашенной с использованием минерала.

Название «графит» предложено химиком Абраамом Вернером. Он первый заметил красящее свойство вещества, что объясняет корень названия «графос» – «писать» по-гречески.

Минерал известен еще как «карбидное железо», «черный свинец», «серебристый свинец».

Вкрапления минерала в виде кристаллов можно найти в других органических породах: сланцах, мраморах и др. Образование вещества происходит под воздействием давления и высоких температур среди вулканических или магматических пород. Внушительные россыпи графита появляются в результате естественного пиролиза каменного угля.

Сопутствующие по нахождению минералы:

  • шпинель;
  • гранаты;
  • пирит;
  • горный хрусталь.

Месторождения и обработка камня

Добыча графита может выполняться наземными и подземными способами. Часто структура минерала зависит от его местонахождения.

В крупнейшем Ботогольском месторождении добываются преимущественно плотнокристаллические виды. Они сосредоточены в виде гнезд и рассеянных россыпей близ сиенитов и известняков.

Минерал чешуйчатой структуры находят в Тайгинском месторождении. Добываемые там минералы отличаются формой кристаллов в виде лепестков или пластинок. Они пластичны, обладают жирным блеском и мажутся при взаимодействии.

Минерал, появившийся из-за каменноугольного пиролиза, добывают преимущественно в Курейском месторождении. Крупные залежи кристаллов образуются под влиянием природных явлений, например магматических излияний на каменноугольные отложения.

Главные экономически значимые центры по нахождению графита сосредоточены:

  • в России;
  • США;
  • Гренландии;
  • Германии;
  • Италии;
  • Австралии;
  • Канаде;
  • Бразилии.

В России расположены три крупнейших месторождения вещества. Славятся они разнообразием добываемого минерала:

  • Ботогольское месторождение в Бурятии – графит плотнокристаллического типа.
  • Курейское в Краснодарском крае – чешуйчатый, мелкокристаллический, графитовые сланцы.
  • Ногинское в Красноярском крае – минерал высочайшего качества, плотнокристаллический.

Тайгинский графитовый карьер

Обрабатывают минерал только в промышленных целях. Мягкость структуры требует осторожности и технологической точности в этом деле. Необходимо правильно выбирать инструменты и методы токарной обработки минерала, иначе он даст сколы, трещины. От обработки напрямую зависит качество будущего изделия.

В процессе промышленной обработки графита изменяется его структура. Поэтому у вещества под разными марками разные свойства и показатели прочности. Эти моменты зависят от квалификации специалистов, токарных устройств и программы шлифовки.


Иногда минерал не обрабатывают искусственным путем вовсе, в обиходе это зовется природным типом вещества.

К просмотру как обрабатывают графит:

Искусственный графит

Для производства синтетического графита на кокс (побочный продукт обработки каменного угля) и пек (остатки перегонки нефтяных смол и каменноугольного дегтя) при высоких температурах воздействуют химически и механически.

От марки графита зависит соотношение пека и кокса, что отражается на его дальнейших свойствах. Обычно такой минерал обладает высокой чистотой (до 99 %). От его технических характеристик зависит дальнейшая область применения. В производственном цикле часто присутствуют еще дополнительные стадии просева, отбраковки исходного материала, прокаливания, пропитки.

Искусственный графит подразделяют по маркам в зависимости от сферы применения:

  • элементный;
  • смазочный;
  • электроугольный;
  • литейный;
  • карандашный;
  • аккумуляторный;
  • специальная марка, применяемая в эксплуатации ядерных реакторов.

Свойства и применение графита

Еще при производстве графита закладываются специальные качества с уклоном в определенную отрасль. У некоторых видов повышена теплопроводность, у других – электропроводность или прочность. Используют вещество с учетом этих особенностей.

Применение графита приходится на:

  • Изготовление карандашей, красок. В этой области применяется исключительно черный графит. Такая краска имеет антикоррозийные свойства, устойчива к эрозии.
  • В металлургии при производстве тугоплавких емкостей, различных форм.
  • При литье порошок из графита используют как смазку. Добавляют его в состав огнеупорного кирпича и пластмассовых изделий.
  • Высокая электропроводность материала позволяет делать из него контакты для электроприборов.
  • Из природного минерала можно получить искусственные алмазы, необходимые в производстве сверхпрочных режущих инструментов.
  • В машиностроении из него делают подшипники, поршневые, уплотненные кольца.
  • Мажущий графит часто применяют в изготовлении велосипедных цепей, рессорах автомобилей.
  • Применим в медицине. Нередко содержится в составе лекарств.
  • В пищевой промышленности минерал также находит применение. Его можно найти в составе парафинов, эфиров, спиртах и даже в сахаре.

Физико-химические свойства

Главные характеристики и оптические свойства графита:

  • Химическая формула: C – углерод.
  • В состав, помимо углерода, могут входить абсорбированный газ, механические примеси. После сжигания частично остаются в золе. Иногда включает воду и битум.
  • Удельное сопротивление: 8 Ом*квадр. мм/м.
  • Твердость: 1–2 по шкале Мооса.
  • Плотность: 2,15 г/куб. см.
  • Температура плавления выражена в 3890 градусах по Цельсию.
  • Полуметаллический блеск.
  • Структура: один атом углерода имеет ковалентные связи с тремя другими соседними атомами углерода.
  • Тип кристаллической решетки: ромбоэдрическая, гексагональная.
  • Электропроводность приближена к электропроводности металлов по абсолютной величине и знаку температурного коэффициента.
  • Удельная теплоемкость: в интервале температуры от 200 до 2000 К.
  • Теплопроводность: 100–355 Вт/(м*К), зависит от марки.
  • Магнитные свойства: монокристаллам вещества свойственна диамагнитность. Коэффициент Холла изменяется с положительного на отрицательный при 2400 К.
  • Растворимость: кроме расплавленных металлов, не способен растворяться в других растворителях, особенно в тех, у которых высокая температура плавления.
  • Химически инертен к другим веществам.
  • Слюдоподобный излом.
  • Цветовая палитра выражена серебристым, серым, черным цветом.


Возможно, вы однажды слышали, что если съесть карандашный графит, то поднимется температура. Такая байка некогда была популярна среди школьников.

Кто-то пользовался этим методом, чтобы прогуливать уроки. Но скорее всего, вместо температуры ребенок, проглотив минерал, содержащийся в грифеле карандаша, получит пищевое расстройство или отравление.

Графит является одним из важнейших материалов, применяемых в промышленности. Месторождения минерала значимы для всей экономики страны. Такие ресурсы ценятся за свои полезные свойства при изготовлении различных изделий и в самом процессе производства.

Как вы думаете, смог бы графит найти применение в быту? Делитесь мнением в комментариях, делайте репост в социальные сети.

zakamnem.ru

Графитовый – Графит — Википедия

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Scroll to top