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石墨碳的一種同素異構體

作者:http://www.yjk999.com 發布時間:2022-04-12 19:52:22

石墨碳的一種同素異構體 — —六方晶系的晶體。它是鑄鐵內常出現的以及石墨化鋼內含有的一種組織組分。應用學科:機械工程(一級學科);機械工程(2)_熱處理(二級學科);機械工程(2)一般熱處理名詞(三級學科)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。
石墨是其中一種最軟的礦物。
它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。碳是一種非金屬元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁語為Carbonium,意為 "煤,木炭 "。漢字 "碳 "字由木炭的 "炭 "字加石字旁構成,從 "炭 "字音。存在形式   碳的存在形式是多種多樣的,有晶態單質碳如金剛石、石墨;有無定形碳如煤;有復雜的有機化合物如動植物等;碳酸鹽如大理石等。單質碳的物理和化學性質取決于它的晶體結構。高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨晶體結構不同,各有各的外觀、密度、熔點等。
性質特征  常溫下單質碳的化學性質比較穩定,不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑;不同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,碳還能與許多金屬反應,生成金屬碳化物。碳具有還原性,在高溫下可以冶煉金屬。
  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。每一網層間的距離為3.40?,同一網層中碳原子的間距為1.42?。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。
  石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質,它們互為同素異形體。
形態特性  石墨質軟,黑灰色;有油膩感,可污染紙張。硬度為1~2,沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3~5。比重為1.9~2.3。比表面積范圍集中在1-20m2/g,在隔絕氧氣條件下,其熔點在3000℃以上,是最耐溫的礦物之一。它能導電、導熱。
  自然界中純凈的石墨是沒有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等雜質。這些雜質常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現。此外,還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體部分。因此對石墨的分析,除測定固定碳含量外,還必須同時測定揮發分和灰分的含量。
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。[2] 天然石墨  石墨的工藝特性主要決定于它的結晶形態。結晶形態不同的石墨礦物,具有不同的工業價值和用途。工業上,根據結晶形態不同,將天然石墨分為三類。
致密結晶狀石墨1.致密結晶狀石墨   致密結晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0.1毫米,比表面積范圍集中在0.1-1m2/g,晶體排列雜亂無章,呈致密塊狀構造。這種:石墨的特點是品位很高,一般含碳量為60~65%,有時達80~98%,但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。
鱗片石墨2.鱗片石墨 石墨晶體呈鱗片狀;這是在高強度的壓力下變質而成的,有大鱗片和細鱗片之分。此類石墨礦石的特點是品位不高,一般在2~3%,或10~25%之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一,經過多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤滑性、可塑性均比其他類型石墨優越;因此它的工業價值最大。
隱晶質石墨3.隱晶質石墨 隱晶質石墨又稱微晶石墨或土狀石墨,這種石墨的晶體直徑一般小于1微米,比表面積范圍集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合體,只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點是表面呈土狀,缺乏光澤,潤滑性比鱗片石墨稍差。品位較高。一般的60~85%。少數高達90%以上。一般應用于鑄造行業比較多。主要蘊藏在湖南郴州魯塘。隨這石墨提純技術的提高。土狀石墨應用越來越廣泛。
特種石墨成型方式  石墨在工業上運用極廣,幾乎每個行業都會用到。工業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)。
石墨熔點  金剛石的熔點是3823K,石墨的熔點是3773K。石墨熔點低于金剛石。
  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,那么得到的數據也不可取。
  數據來源:無機化學 下冊/武漢大學等校編 — —3版。
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