| Графит (С) | |
|---|---|
| |
| Свойства алмаза | |
| Формула | С |
| Цвет черты | Чёрная |
| Блеск | Металлический |
| Прозрачность | Непрозрачный |
| Спайность | Совершенная по {0001} |
| Сингония | Гексагональная (планаксиальная) |
| Структура | структура алмаза |
| Параметр решётки (Сторона куба) | 3,57 Ангстрем |
| Твёрдость | 1 — 2 Шкала Мооса |
| Излом | — |
| Примесь | — |
| Плотность | 2,09 — 2,23 |
| Коэффициент преломления | — |
Графит (от греч. γραφειν — пишу) — минерал, гексагональная модификация чистого графита, наиболее устойчивая в условиях земной коры.[1]
Хорошо образованные редки, форма их обычно пластинчатая. Чаще природный Графит представлен листочками без очертаний и их агрегатами. решетка Графит — слоистого типа (см. рис.). В слоях С расположены в узлах гексагональных ячеек слоя. Каждый С окружен тремя соседними с расстоянием 1,42 . Слои располагаются параллельно на расстоянии 3,55 , с симметрической повторяемостью через один, т. к. они взаимно смещены. Графит — вещество из класса самородых элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Структура слоистая. Слои кристаллической решетки могут по-разному располагаться относительно друг друга, образуя целый ряд политипов, с симметрией от гексагональной сингонии (дигексагонально-дипирамидальный), до тригональной (дитригонально-скаленоэдрический). Слои слабоволнистые почти плоские, состоят из шестиугольных слоев атомов углерода. Кристаллы пластинчатые, чешуйчатые. Образует листоватые и и округлые радиально-лучистые агрегаты, реже — агрегаты концентрически-зонального строения. У крупнокристаллических выделений часто треугольная штриховка на плоскостях (0001).
Свойства[]
Хорошо проводит электрический ток. В отличие от алмаза обладает низкой твёрдостью (1-2 по шкале Мооса). Плотность 2,08 — 2,23 г/см³. Цвет серый, блеск металлический. Неплавок, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха. В кислотах не растворяется. Жирный (скользкий) на ощупь. Природный графит содержит 10—12 % примесей глин и окислов железа.
Структура[]
α-графит
β-графит
Каждый атом углерода ковалентно связан с тремя другими окружающими его атомами углерода.
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, чтоб 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 %.
Условия нахождения в природе[]
Сопутствующие минералы: пирит, гранаты, шпинель. 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.
Искусственный синтез[]
Получают нагреванием смеси кокса и пека до 2800 °C; из газообразных углеводородов при температуре 1400—1500 °С в вакууме с последующим нагреванием образовавшегося пироуглерода до температуры 2500—3000 °С при давлении 50 МПа (образовавшийся продукт — пирографит).
Применение[]
| Железоуглеродистые сплавы |
|---|
| Фазы железоуглеродистых сплавов |
|
Феррит (твердый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой) |
| Структуры железоуглеродистых сплавов |
|
Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит) |
| Стали |
|
Конструкционная сталь (до 0,8 % C) |
| Чугуны |
|
Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит) |
Использование графита основано на ряде его уникальных свойств.
- 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
- электродов, нагревательных элементов — 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. В частности, при получении алюминия используются сразу два свойства графита:
- Хорошая электропроводность, и как следствие — его пригодность для изготовления электрода
- Газообразность продукта реакции, протекающей на электроде — это углекислый газ. Газообразность продукта означает, что он выходит из электролизёра сам, и не требует специальных мер по его удалению из зоны реакции. Это свойство существенно упрощает технологию производства алюминия.
- твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках
- наполнитель пластмасс
- замедлитель нейтронов в ядерных реакторах
- компонент состава для изготовления стержней для чёрных графитовых карандашей (в смеси с каолином)
- для получения синтетических алмазов
- 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.
- как токопроводящий компонент высокоомных токопроводящих клеёв
Литература[]
- Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985) Manual of Mineralogy: after Dana 20th ed. ISBN 0-471-80580-7
Ссылки[]
- о минерале графит (рус.)
- The Graphite Page (англ.)
- Mineral galleries (англ.)
- Графит в базе webmineral.com (англ.)
- Mindat w/ locations (англ.)
- Intumescent graphite for fireproofing (англ.)
- Терморасширенный (гибкий) графит (рус.)
- Производство и поставка графита, графит, графитная смазка, конструкционный графит (рус.)
- Графит, виды графита (рус.)
См. также[]
| Аллотропные формы углерода |
| Алмаз | Графен | Графит | Карбин | Технический углерод | Углеродные нанотрубки | Фуллерены |
Виды аллотропии углерода