Графит: плътност, свойства, характеристики на приложение и видове

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Графитът е вещество, което се среща естествено. Това е една от модификациите на въглерода, която се характеризира с определена кристална решетка. Това определя свойствата, които притежава графитът. Въглеродът се среща в природата в две основни форми. Това са графит и диамант. Химичната им формула е идентична, но физичните им свойства са коренно различни.

Това е структурата на кристалната решетка, която влияе върху тези характеристики. Той има свободни електрони, които определят физическите свойства на материята. Графитът, чиято плътност, видове и обхват са интересни за много индустрии, си струва да се разгледа по-подробно.

Основни функции

Графитът е сиво вещество с метален блясък. Има висока топлопроводимост (3,55 W/deg./cm). Поради това графитът се използва активно в различни индустрии. Тази цифра е по-висока от тази на тухла, което се обяснява с наличието на мобилни електрони в кристалната решетка. Те също така допринасят за добра електрическа проводимост. Във всички агрегатни състояния това вещество се характеризира с ниско съпротивление на тока (от 0,4 до 0,6 ома).

Графитът е инертно вещество, което не се разтваря от химически активни компоненти. Това е възможно само когато попадне в средата на разтопен метал с висока точка на кипене. Графитът при такива условия се топи напълно, образувайки карбиди.

Нисък коефициент на триене и висока точка на топене водят до добри уплътнителни свойства. Плътността на графита (kg/m3) е 2,23. Но в същото време материалът се огъва и реже добре.

Структура

Като се има предвид плътността на графита, както и свойствата и видовете, е необходимо да се обърне внимание на неговата структура. Това е слоесто вещество. Неговите въглеродни атоми се подреждат в кристална решетка, подобна на пчелна пита. Шестоъгълниците в един слой прилягат плътно един към друг. Връзката между всяко ниво обаче е слаба. Именно тази функция улеснява разбиването на графит.

По скалата на Моос твърдостта на материала е една. За сравнение, този показател е 10 за диамант и 5 за порцеланови каменинови изделия. При температура от 1500°C според учените кристалната решетка на графита може да се трансформира в диамант.

По време на промишлена обработка структурата на материята се променя. В същото време различните степени на графит имат различни свойства. Ако извлеченият материал не е обработен изкуствено, това е естествен вид вещество.

Естествен графит

Графитът, чиято плътност и свойства се различават значително в зависимост от марката на производителя, се среща в естествени условия в 2 основни варианта. Първи типнаречена шестоъгълна. Той има кристална решетка, в която половината от атомите във всеки слой са над и под центъра на шестоъгълника.

Втората модификация е ромбоедрична. Всеки четвърти слой повтаря първия. Тази модификация се среща в природата само под формата на примеси. Ако това вещество се нагрее при температура 2500-3300 K, тогава неговата кристална решетка ще се превърне в шестоъгълна. При естествени условия материалът се среща по-често в тази форма.

Състав

В природата графитът никога не се среща в чиста форма. Съдържа доста голямо количество пепел (понякога до 20%). Състои се от много различни съединения (FeO, MgO, CuO, CaO и др.). До 2% от масата в естествения графит може да бъде заета от газове. Битум и вода също могат да присъстват.

Плътността на графитния прах варира в зависимост от дисперсията, наличието на пори. Горната стойност може да бъде намалена до 2,09 kg/m3. Графитът е мазен на допир. Ако го вземете с ръце, върху пръстите ви ще остане характерен белег. Следователно от такъв материал се създават пръчки за обикновен молив. Оставя ясен отпечатък върху хартията.

Изкуствен графит

За производството е много важно да се вземе предвид каква е плътността на графита. Физиката ясно показва, че колкото по-голяма е плътността на това вещество, толкова по-голяма е неговата топлопроводимост. Изкуственият графит се характеризира с висока чистота (до 99%). Също така значително увеличава плътността на материала.

Производството на рафиниран графит се осъществява чрез термохимични и термомеханични въздействия. За всеки отрасъл на производството се произвежда вещество с определен набор от качества. Това дава възможност да се задоволят нуждите на индустрията от графит с дадени физически характеристики.

Етикетирането на изкуствени вещества включва разбивка на видовете материали по предназначение. Има леярски, електровъглеродни, акумулаторни, елементарни, смазочни и моливни графити. Има и специални марки, използвани в ядрените реактори.

Обхват на приложение

По време на производството се задават определени свойства на графита. Използването на това вещество зависи изцяло от тях. Графитът се използва в металургията при производството на огнеупорни форми или черпаци, съдове. В процеса на леене прахът от представеното вещество се използва като лубрикант. Един от компонентите на огнеупорните тухли също е графитът. Добавя се към сместа при производството на пластмаси.

Този материал се използва и за производството на контакти за електрически уреди. Това се улеснява от електропроводимите свойства на веществото.

Графитните моливи са познати може би на всеки човек. Този материал се използва и при производството на някои видове бои. В този случай се използва черен (а не сив) графит. Тази боя има антикорозионни свойства.

Изкуствените диаманти се получават от представения естествен минерал. Използват се когатопроизводство на тежкотоварни режещи инструменти. В машиностроенето графитният прах действа като материал за лагери, както и бутални и уплътнителни пръстени. Като лубрикант е подходящ за обработка на велосипедни вериги, автомобилни пружини, панти за врати.

Дори много лекарства съдържат графит.

Приложения за храни

Представеното вещество е широко използвано и в хранително-вкусовата промишленост. За да направите това, по време на производството той се подлага на определена обработка. Плътността на желязо, етилов алкохол, графит и захар, по очевидни причини, е различна. Но представеният материал може както да съдържа, така и да бъде част от някои вещества. Намира се в парафини, естери, алкохол и дори захар.

Това може да бъде потвърдено чрез прост експеримент. Първо трябва да вземете парче захар. Поставя се върху твърд капак и се покрива с капачка (може да използвате напръстник). След това металът, с който е покрита захарта, се нагрява силно. С течение на времето изпод напръстника ще излезе лют дим. Ако донесете кибрит към него, газта ще изгори.

Когато димът спре да отделя, можете да махнете напръстника. На капака има черна маса. Това са въглища. Това е въглеродът, от който е направен графитът.

Да бъдеш сред природата

Графитът, чиято плътност зависи от неговата чистота, се среща в природата в доста големи количества. Около 600 хиляди тона от това вещество се добиват годишно по целия свят. Най-голяматарезервите му са съсредоточени в Мексико, Чехия, Китай, Украйна, Бразилия, Русия, Канада и Южна Корея.

От древни времена графитните находища предизвикват интереса на човечеството. Днес тези природни ресурси се разработват, за да осигурят на индустрията материали с необходимите качества. Графитът се намира в гранити, варовити скали, слюда или гнайс под формата на влакнести или кристални включвания. Добивът се извършва чрез открит и подземен метод.

Цена на графит

Графитът, чиято плътност и чистота влияят на стойността му, сега се продава на доста разумни цени. Това се влияе от размера на неговите кристали, както и от съдържанието на въглерод. Колкото по-високо е, толкова по-скъп е графитът. При достатъчно високо съдържание на въглерод физическите свойства на материала се увеличават. Това е ценно за индустрията в голямо разнообразие от индустрии.

Днес средната цена на графита е около 45 рубли/кг. Ако е обработен изкуствено, цената се увеличава значително. Също така цената на естествен минерал зависи от местоположението на находището.

Запознавайки се с основните свойства и характеристики на графита, можем да заключим, че както цената, така и техническите качества на материала зависят от неговата плътност. Следователно минералът, добиван в природата, подлежи на последваща обработка. Това подобрява неговите качества.