Grafit natural: structură, proprietăți și sfere de rock. Grafit - proprietăți, tipuri, compoziție și aplicare

/ Grafit mineral.

Grafit - Modificarea polimorfelor cristaline cristaline (alotropice) a carbonului pur, cea mai rezistentă în condițiile crustei Pământului. Alte modificări: Diamond, Lonsdaleit, vacă. Straturile de lattice cristaline pot fi amplasate diferit față de celălalt, formând o serie de politici, cu simetrie din simetrie unică hexagonală (tip digerațional-di dipyramidal de simetrie), la trigonal (ditrigonal-scalleddrial V.S.). Grila de grafit cristal este un tip stratificat. În straturile atomii cu se află în nodurile celulelor hexagonale ale stratului. Fiecare C este înconjurat de trei adiacenți cu o distanță de 1,42a.

În acizi, grafitul nu se dizolvă. Grăsime la atingere. Flexibil. Grafit natural conține 10-12% impurități de lut și oxizi de fier.

Forma de formare

Cristalele bine educate sunt rare. Plăcuța, cristalele scalabile, cristalele, de obicei, au o formă imperfectă lamelară. Este mult mai probabil să fie reprezentat de frunze fără schițe cristalografice și agregatele lor. Formează agregate radiale radiale solide, cu frunze sau rotunjite, mai puțin frecvent - agregate sferoidale ale structurii concentrice-zonale. Descărcările mari-cristaline observă adesea o ecloziune triunghiulară pe planuri (0001).

Origine

Se formează la temperaturi ridicate în roci vulcanice și magmatice, în pegmate și scanne. Se găsește în vene cu cuarț cu tungsten și alte minerale în câmpurile polimetalice hidrotemarmice cu temperatură medie. Răspândită în roci metamorfice - plăci cristaline, gneis, marmură. Depozitele mari sunt formate ca urmare a pirolizei cărbunelui de piatră sub influența trapilor pe depozitele de cărbune (bazinul Tungus). Accesorii meteoriți minerali.

Împărtășiți o greșeală în descriere

Proprietăți minerale

Culoare	Fier și negru, oțel întunecat gri
Coș de gunoi de culoare	Negru, lucios
Originea numelui	de la grecesc γράφω - scriu
Anul descoperirii	cunoscut cu antichitate
Statutul IMA.	valabil, este descris pentru prima dată până în 1959 (înainte de IMA)
Formula chimica	C.
Strălucire	metal Maty. semimetalic
Transparenţă	opac
Clivaj	software foarte perfect (0001)
Cadru	slyudow-ca.
Duritate	1 1,5 2
Proprietățile electrice ale mineralelor	Bine petrece curentul electric
Proprietati termice	Nu se topește (arde la 3500 ° C)
Strunz (ediția a 8-a)	1 / B.02-10.
Hey's Cim Ref.	1.25
Dana (ediția a 7-a)	1.3.5.2
Dana (ediția a 8-a)	1.3.6.2
Greutate moleculară	12.01
Parametrii celulei	a \u003d 2.463Å, C \u003d 6,714Å
Atitudine	a: C \u003d 1: 2.726
Numărul de unități de formula (Z)	4
Volumul celulei elementare	V 35,27 ų.
Twin.	pO (1121)
Grupul de puncte	6 / mmm (6 / m 2 / m2 / m) - di dipyramid difexagonal
Grupul spațial	P63MC.
Densitate (calculată)	2.26
Densitate (măsurată)	2.09 - 2.23

Grafit este o substanță care se găsește în natură. Aceasta este una dintre modificările de carbon, care se caracterizează printr-o anumită latură cristalină. Acest lucru face ca proprietățile pe care le posedă grafitul. În natură, carbonul se găsește în două tipuri principale. Acesta este grafit și diamant. Formula lor chimică este identică, dar proprietățile fizice diferă radical.

Este structura unei laturi cristale afectează aceste caracteristici. Are electroni liberi care determină proprietățile fizice ale substanței. Grafit, densitate, tipuri și domeniu de aplicare sunt interesante pentru o varietate de industrii, merită să luăm în considerare mai mult.

Proprietăți de bază

Grafit este o substanță gri cu un glitter metalic. Are o conductivitate termică ridicată (3,55 W / gaură / cm). Datorită acestui fapt, grafitul este utilizat în mod activ în diferite domenii ale industriei. Acest indicator este mai mare decât cel al cărămizii, care este explicat prin prezența electronilor mobili în latticul cristalului. De asemenea, asistă o bună conductivitate electrică. În toate statele agregate, această substanță se caracterizează prin rezistență scăzută curentă (de la 0,4 la 0,6 ohmi).

Grafit este o substanță inertă care nu este solubilă cu componente active chimice. Acest lucru este posibil numai atunci când este introdus în mediul metalic topit cu un punct de fierbere ridicat. Graficul în astfel de condiții este topit complet, formând carburi.

Coeficientul de frecare scăzut și punctul de topire ridicat provoacă calități bune de etanșare. (kg / m3) este 2.23. Dar, în același timp, materialul este bine îndoit și tăiat.

Structura

Având în vedere ce densitate a grafitului, precum și proprietăți și tipuri, este necesar să se acorde atenție structurii sale. Aceasta este o substanță stratificată. Atomii de carbon sunt construiți în zăbrele cristaline similare cu fagurele. Hexagoanele într-un singur strat sunt strâns adiacente unul cu celălalt. Cu toate acestea, relația dintre fiecare nivel de slab. Este această caracteristică care facilitează spargerea grafitului.

Producția de grafit purificat este realizată prin influențe termochimice și termomecanice. Pentru fiecare industrie prelucrătoare, o substanță este fabricată cu un set specific de calități. Acest lucru vă permite să satisfaceți nevoile industriei din grafit cu caracteristici fizice date.

Marcarea substanțelor create artificial include o defalcare a tipurilor de materiale de destinație. Există turnătorii, electricitate, baterie, elementare, lubrifiant și grafit creion. Există, de asemenea, mărci speciale utilizate în reactoarele nucleare.

Scopul aplicatiei

În producție sunt definite definite proprietățile grafitului. Aplicație Această substanță este complet dependentă de ele. Graficul este utilizat în metalurgie în fabricarea de forme sau găleți refractare, rezervoare. În procesul de turnătorie, pulberea din substanța prezentată este utilizată ca lubrifiere. Una dintre componentele cărămizii refractare este, de asemenea, grafit. Se adaugă la amestec în fabricarea materialelor plastice.

Pentru fabricarea contactelor electrocasnice electrice, se aplică și acest material. Aceasta contribuie la proprietățile conductive electrice ale substanței.

Creioanele de grafit sunt cunoscute, poate, fiecare persoană. Acest material este, de asemenea, utilizat în producerea anumitor tipuri de vopsele. Aceasta utilizează grafit negru (și nu gri). O astfel de vopsea are calități anti-coroziune.

Din minerale naturale prezentate, acestea sunt utilizate în fabricarea uneltelor de tăiere cu greu. În ingineria mecanică, pulberea de grafit efectuează materiale pentru rulmenți, precum și inele de piston și de etanșare. În formă de lubrifiant, este potrivit pentru prelucrarea lanțurilor de ciclism, a arcurilor de automobile, a buclelor de ușă.

Chiar și ca parte a multor medicamente pot fi găsite grafit.

Aplicație în industria alimentară

Substanța prezentată este, de asemenea, utilizată pe scară largă în industria alimentară. Pentru aceasta în producție, aceasta este supusă unei anumite prelucrări. Densitatea fierului, alcoolului etilic, grafitului și zahărului, din motive evidente, este diferită. Dar materialul prezentat poate să conțină în sine și să intre în anumite substanțe. Este în parafină, eter, alcool și chiar în zahăr.

Acest lucru poate fi verificat dacă aveți o experiență ușoară. Mai întâi trebuie să luați o bucată de zahăr. Se pune pe un capac solid și acoperit cu un capac (poți să-ți dai seama). Apoi metalul, care acoperă zahărul, este puternic încălzit. De la subțire în timp, fumul caustic va ieși afară. Dacă primiți un meci, gazul va arde.

Când se oprește fumul, puteți elimina Thimble. Pe capac rămâne o masă neagră. Acest cărbune. Este de carbon din care constă grafit.

Găsirea în natură

Grafit, densitate Care depinde de puritatea sa, este în natură în cantități destul de mari. În fiecare an, aproximativ 600 de mii de tone de această substanță sunt produse la nivel mondial. Cele mai mari rezerve sunt concentrate în Mexic, Republica Cehă, China, Ucraina, Brazilia, Rusia, Canada și Coreea de Sud.

Dintr-o lungă perioadă de timp, câmpul de grafit a provocat interesul omenirii. Astăzi, aceste resurse naturale sunt dezvoltate pentru a oferi materiale industriale cu calitățile necesare. Grafit se găsește în granite, roci de var, mica sau gneis sub formă de incinte fibroase sau cristaline. Mina este efectuată prin metode deschise și subterane.

Costul grafit.

Grafit, densitate Iar puritatea căreia afectează costul său, astăzi este implementat la prețuri destul de rezonabile. Acest lucru afectează dimensiunea cristalelor sale, precum și conținutul de carbon. Cu cât este mai mare, este grafit mai scump. Cu un conținut suficient de mare de carbon, acest lucru este valoros pentru industria diferitelor industrii.

Astăzi, prețul mediu al grafitului este de aproximativ 45 de ruble / kg. Dacă a fost tratată artificial, costul crește semnificativ. De asemenea, prețul mineralului natural depinde de localizarea câmpului.

După citirea proprietăților și caracteristicilor de bază ale grafitului, putem concluziona că depinde de densitatea sa atât a costului cât și a calității tehnice a materialului. Prin urmare, mineralele minate în natură este supusă procesării ulterioare. Îmbunătățește calitatea acestuia.

Grafit este un mineral natural de culoare gri sau negru și oțel cu un glitter metalic, care este unul dintre modificările de carbon - C (carbon). Proprietățile principale ale grafitului sunt o conductivitate electrică ridicată, rezistența la temperaturi ridicate (grafitul nu este topit la temperaturi de până la 3000 ° C sub starea absenței oxigenului) și a acțiunii acidului. Materialul este ușor de procesat, durabil și inert față de majoritatea gazelor, lichidelor și solidelor. Elementul principal din grafit este carbonul, dar în același timp poate conține impurități ca cenușă, umiditate, substanțe volatile.

Datorită proprietăților sale fizico-chimice, grafitul a fost utilizat pe scară largă în metalurgic, construcții, bijuterii, precum și în ingineria mecanică.

Are o structură stratificată. Straturile de carbon sunt slab complet, aproape plate, situate în paralel unul cu celălalt și se leagă reciproc. În structura grilajului de cristal din grafit, fiecare atom de carbon este foarte strâns legat de patru adiacenți, care conferă o rezistență la grafit în limita unui strat, dar o divizare ușoară asupra straturilor subțiri.

Mai mult, rezultatele multor studii au demonstrat că, datorită unei singure chimice formula de grafit. și diamantul și aceeași compoziție a atomilor, la temperaturi ridicate (peste 1500 ° C) și o presiune de 6 GPA, grătarul de grătar de cristal poate fi transformat în grila de cristal diamant.

Branduri de grafit.

Ca urmare a prelucrării grafitului, proprietățile sale fizico-chimice pot varia, prin urmare, este obișnuită să partajați grafice pe marcă, fiecare dintre acestea având anumite proprietăți tehnologice și fizico-chimice. Principalul criteriu pentru divizarea grafitelor pentru brandurile industriale este gradul de curățare, iar fiecare marcă de grafit este utilizată pentru a face tipuri individuale de produse.

Până în prezent, Ucraina este cea mai înaintată Brandul de Grafit GE-0 (grafite granulate cu granulație mare grafică), grafit GL-1 (grafit de turnătorie) și MPG-7 (grafite izostatice). Extras sunt foarte frecvent utilizate grafică de import. Din păcate, în Ucraina a fost înființată producția de grade de electrod de grafit (GE).

Aplicații Grafit.

Utilizarea diferitelor branduri de grafit se bazează pe proprietățile unice ale fiecăruia dintre ele. Datorită rezistenței la temperaturi ridicate, acestea sunt utilizate în fabricarea plăcilor de căptușeală și a creuzetelor de topire.

Electronica ridicată a grafitului și rezistența acestuia la acizi și soluții apoase vă permit să faceți diferite elemente de încălzire și electrozii din acesta.

Grafica foarte largă sunt folosite pentru a obține metale active chimic. Deci, pentru a obține aluminiu, conductivitatea electrică și gazele naturale a produsului sunt foarte importante - și aceste proprietăți sunt cunoscute ca fiind recunoscătoare. De asemenea, lubrifianții solizi sunt realizați din grafit, umpluturi de plasă. Ele sunt folosite în reactoarele nucleare ca retarder de neuroni.

Formula din grafit, compoziția atomilor și multe proprietăți ale acestui mineral coincid cu formula, compoziția și proprietățile diamantelor, astfel încât grafica sunt utilizate pe scară largă în procesul de producere a diamantelor sintetice. De asemenea, utilizat pentru fabricarea colectorilor curenți și a perii de contact pentru transport electric, mașini electrice, macarale, risipostate puternice. În plus, grafitul este componenta principală din tijele pentru creioanele de grafit negru (utilizat de obicei ca parte cu caolin).

Tabelul prezintă proprietățile fizice ale grafitului în intervalul de temperatură de la 20 la 800 ° C.

Proprietățile sunt indicate în direcție, atât în \u200b\u200bparalel, cât și perpendiculare pe axa principală a cristalelor de grafit.

Conductivitatea termică a grafitului este indicată pentru următoarele tipuri: cristalină, naturală, presată artificială. Conform tabelului, se poate observa că conductivitatea termică a grafitului cu o creștere a temperaturii sale este redusă.

Capacitatea de căldură specifică (masă) a carbonului la temperatura camerei este de 710 J / (kg · grindină) și crește atunci când este încălzit. Densitatea carbonului este în intervalul de la 1400 la 1750 kg / m 3.

Următoarele sunt date proprietățile fizice ale grafitului Diverse densitate:

• conductivitatea termică a grafitului, W / (M · HRAD);
• rezistență ruptură, mn / m 2;
• modul elastic de grafit, Mn / M 2;
• capacitate de căldură specifică (masă), KJ / (kg · grindină);
• rezistență electrică specifică, ohm · m;
• coeficientul de expansiune liniară termică (CTLR), 1 / grindină.

Proprietățile carbonului (grafit) în funcție de temperatură

Tabelul prezintă proprietățile termofizice ale carbonului (grafit) în funcție de temperatură.
Proprietățile carbonului din tabel sunt indicate la temperaturi de la 100 la 2000k în direcția de-a lungul (paralel) și perpendicular pe axa principală a cristalelor de carbon.

Următoarele sunt date proprietăți de carbon (grafit):

• coeficientul de expansiune liniară termică (CTLR), 1 / grindină;
• capacitatea de căldură specifică (masă), J / (kg · grindină);
• coeficientul conductivității termice, W / (M · GRAD).

Tabelul prezintă valorile conductivității termice ale grafitului de diverse densitate la o temperatură de 20 ° C. Conductivitatea termică a grafitului este indicată în timpul direcției fluxului de căldură de-a lungul axei principale a cristalelor și a dimensiunii.

Potrivit tabelului, se poate vedea că grafit de conductivitate termică Cu o densitate crescută crește semnificativ. Densitatea grafitului din tabel este dată în dimensiune 10 3 · kg / m 3, adică în T / M 3. Densitatea grafitei variază în intervalul de la 1400 la 1750 kg / m 3.

Tabelul prezintă valorile conductivității termice ale grafitului cu o densitate de 1650 ... 1720 kg / m3, în funcție de temperatură.

Conductivitatea termică a grafitului este indicată în timpul direcției fluxului de căldură, ambele de-a lungul și peste axa principală a cristalelor, indicată și raportul dintre conductivitatea termică în aceste direcții (este în mod constant egal cu aproximativ 1,5).

Valorile conductivității termice ale grafitului sunt prezentate în intervalul de temperatură de la 20 la 1800 ° C. Prin valori din tabel, se poate vedea că conductivitatea termică a grafitului cu creșterea temperaturii scade.

Conductivitatea termică a grafitei reactorului cu o densitate de 1700 kg / m 3 în funcție de temperatură

Tabelul prezintă valorile conductivității termice a grafitului reactorului cu o densitate de 1700 kg / m3, în funcție de temperatură.
Conductivitatea termică este indicată în direcția fluxului de căldură, care este în paralel și perpendicular pe presarea tijelor de grafit.
Valorile conductivității termice ale grafitului de reactor sunt prezentate în intervalul de temperatură de la 100 la 1700 K.

Conductivitatea termică a grafitului zdrobit

Tabelul prezintă conductivitatea termică a grafitului tăiat (carbon) în funcție de dimensiunea particulelor la o temperatură de 20 ° C.
Dimensiunea particulei a fost determinată în funcție de cantitatea găurilor din sită pe 1 centimetru pătrat (3, 6, 16 D / cm2 și funingine uscată).

Conductivitatea termică a grafitului este indicată în dimensiunea W / (M · GRAD). Densitatea grafitului din tabel este indicată la 10 3 · kg / m 3, adică în T / M 3.

Conductivitatea termică a unui strat de particule de grafit, în funcție de porozitatea lui

Tabelul prezintă valorile conductivității termice ale unui strat de particule de grafit (particule de carbon) cu porozitate de la 0,4 la 0,7. Trebuie remarcat faptul că, cu creșterea porozității stratului, conductivitatea termică este redusă.

Coeficientul de expansiune termică (CTR) de carbon (grafit) în funcție de temperatură

Tabelul indică valorile coeficientului de expansiune termică liniară (CTR) de carbon (grafit), în funcție de temperatură.
CTR din tabel este furnizat pentru diferite varietăți de grafit: grafit pirolitic, grafit bazat pe cocsul de petrol, grafit bazat pe.
Coeficientul de dilatare termică liniară din grafit este în intervalul de temperatură de la 100 la 700 ° C în dimensiune 1 / grindină.

Capacitatea de căldură a carbonului în funcție de temperatură

Tabelul prezintă valorile capacității de căldură a carbonului în funcție de temperatură. Capacitatea de căldură specifică a carbonului (grafit) este indicată în intervalul de temperatură de la 200 la 2000 K.

Capacitatea de căldură a carbonului Masa este dată masa și exprimată în dimensiunea KJ / (kg · grindină). Conform datelor din tabel, se arată că capacitatea de căldură a carbonului cu creșterea temperaturii este în creștere.

Capacitatea de căldură a carbonului natural (grafit) la temperaturi scăzute

Tabelul prezintă valoarea atomică (pe 1 moli de substanță) și capacitatea de căldură specifică a carbonului la temperaturi scăzute. Capacitatea de căldură a carbonului (grafit) este indicată în intervalul de temperatură de la -260 până la 17 ° C.

Capacitatea de căldură atomică a carbonului exprimată în dimensiunea lui J / (Mol · grindină). Capacitatea de căldură specifică a carbonului (masa - pe 1 kg de masă) este exprimată în dimensiunea KJ / (kg · grindină).

Prin valorile din tabel, este clar că capacitatea de căldură atomică și specifică a carbonului (grafit) cu creșterea temperaturii este în creștere la temperaturi negative foarte scăzute.

Surse:
1. Agroskin A.a., Glaibman V.B. Imagistica termică a combustibilului solid. M., Nedra, 1980 - 256 p.
2.
3. .
4. Cuptoare industriale. Ghid de referință pentru calcule și design. A doua publicație, suplimentată și reciclată, Kazantsev E.I. M., "Metalurgie", 1975.- 368 p.

(carbură de fier; FE 3C faza mare de carbon mare)
Grafit Faza mare de carbon ridicată

Structuri ale aliajelor de fier-carbon Fontă

Fier de fontă albă (fragil, conține Iceburt și nu conține grafit)
Fontă cenușie ( grafit sub formă de plăci)
Drumul de fontă (grafit în fulgi)
Frontă de înaltă rezistență (grafit sub formă de sferoizi)
Jumătate din fontă (conține grafit și ICEBUT)

Conductivitatea electrică a unui cristale unice de grafit anizotropice, în direcția paralelă cu planul de bază, este aproape de metal, perpendicular - sute de ori mai mic. Valoarea minimă de conductivitate este observată în intervalul de 300-1300 K, iar poziția minimului este deplasată în regiunea temperaturilor scăzute pentru structurile de cristal perfecte. Cea mai mare conductivitate electrică are grafit recristalizat.

Aplicație

Blocul de grafit sugar.

Utilizarea grafitului se bazează pe o serie de proprietăți unice.

• pentru fabricarea creuzetelor de topire, plăcile de căptușeală - utilizarea se bazează pe o rezistență la temperaturi ridicată a grafitului (în absența oxigenului), asupra rezistenței sale chimice la o gamă de metale topite

• electrozi, elemente de încălzire - datorită conductivității electrice ridicate și rezistenței chimice la aproape orice soluții apoase agresive (mult mai mari decât cele ale metalelor nobile).

• Pentru a obține metale active chimic prin electroliză prin compuși topiți. În special, două proprietăți de grafit sunt utilizate în obținerea aluminiului:

1. Buna conductivitate electrică, și ca rezultat - fitness pentru fabricarea electrodului
2. Gazea produsului de reacție care curge pe electrod este dioxidul de carbon. Gazea produsului înseamnă că iese din Electrolizer însuși și nu necesită măsuri speciale pentru al scoate din zona de reacție. Această proprietate va simplifica semnificativ tehnologia de producție din aluminiu.

• lubrifianți solizi, în lubrifianți lichizi și pastori combinați

• plastics Filler.

• retarder neutron în reactoarele nucleare

• compoziția compoziției pentru fabricarea tijelor pentru creioane de grafit negru (într-un amestec cu caolin)

• pentru a obține diamante sintetice

• pentru fabricarea de perii și curenții de contact pentru o varietate de mașini electrice, transportul electric și macarale de ridicare a podului cu nutriție de trollery, reluări puternice, precum și alte dispozitive în care este necesar un contact electric de încredere mobil.

• ca o componentă conductivă a adezivilor conductivi rezistenți la rezistență ridicată

Literatură

• // dicționarul enciclopedic al Brockhaus și Efron: în 86 de volume (82 tone și 4 suplimentare). - St.Petersburg. , 1890-1907.
• Klein, Cornelis și Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985) Manual de mineralogie: După Dana 20 de ed. ISBN 0-471-80580-7.

Notează

Link-uri