石墨简介

壮壮

本帖最后由壮壮于 2015-4-4 23:42 编辑

石墨是碳元素的结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为0．335nm，同一网层中碳原子的间距为0．142nm。其晶体结构属六方晶系，具有完整的层状解理，解理面以分子键为主，对分子的吸引力较弱，故其天然可浮性很好。
石墨质软，黑灰色，有油腻感，可污染纸张。莫氏硬度为1—2，密度2．2—2．3，在隔绝氧气的条件下，其熔点在3850~C，吸热量6，9036X10’J／kg，经高温电弧灼烧重量损失极小，是最耐高温的矿物之一。
自然界中纯净的石墨是不存在的，其中往往含有Si02、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外，还有水、沥青和CO2、H2、N2等气体部分。因此，利用间接法测定石墨的固定碳含量时，要测定其挥发分和灰分。
由于石墨具有许多优良的性质，因此被广泛地应用于工业的各部门。
1．石墨具有突出的耐高温和耐低温的性质。其热膨胀系数很小(1，2X10—6)，体积稳定，因此能抗骤热的变化。而且石墨的耐高温性质与一般金属不同，当温度升高时，它不是趋于软化，而是强度反而增高，在2500C其强度比常温提高一倍。
2．石墨是热和电的良导体。其传热性和导电性能与大多数金属差不多，但又具备其独自的特点。一般的金属当温度升高时，导热系数也随之升高，而石墨的导热系数却相反，温度升高时，其导热系数却下降。17只在极高的温度下，石墨趋于绝缘状态。因此在超高温条件下，石墨的隔热性能是非常可靠的。
3．石墨具有良好的可塑性和润滑性，而且这一特性早巳在工业上获得了应用。石墨的鳞片越大，摩擦系数越小，因此鳞片石墨润滑性最好，致密结晶状石墨次之，微晶石墨润滑性相对较差。
4．石墨的化学稳定性非常突出。它耐酸、耐碱、耐腐蚀，在化学工业中具有特殊的地位。石墨的结构：
石墨的结构与四面体成键石墨具有层状的结构，各层的间隔为335pm，层与层之间的结合力比较弱。石墨的柔软性和润滑性质，都可用各层之问容易滑动来解释。
它的层状结构如图5—8所示。

在石墨晶体中，每个C原子都是以正四面体成键方式与相邻的C原子形成共价键，每个C除了与两个相邻的C形成两个共价单键外，它的另外两个单电子还与相邻的另一个C的两个单电子形成弯曲共价双键，如图5—9所示。

在石墨晶体中，每个C的两个共价单键和一个弯曲双键的方位如图5一10所示。

石墨晶体又分六方石墨和三方石墨，其差别在于各层排列的次序。六方石墨又称@一石墨，是常见的形式，在这种晶体中，层状分子的相对位置以ABAB…．．的顺序重复排列，每层的碳原子与隔一层的碳原子相互重叠，每层的C原子不是直接排列在下一层的碳原子之上，而是排列在下一层的碳原子所组成的六C环的中心之上。三方石墨又称B石墨，在这种晶体中，层状分子的相对位置以ABCABC…的顺序重复排列。而所谓无定形碳存在多种形式，例如木炭、炭黑、活性炭、焦炭和煤等，它们实际上都是石墨的微晶体，它们大部分是由石墨层型结构的分子碎片大致相互平行而无规则地排列堆积在一起，碎片之间用四面体成键方式连接在一起。