Grafit: densitate, proprietăți, caracteristici și tipuri de aplicații

Grafitul este o substanță care apare în natură. Aceasta este una dintre modificările de carbon, care se caracterizează printr-o anumită rețea de cristal. Aceasta determină proprietățile pe care le deține grafitul. În natură, carbonul se găsește în două tipuri principale. Acesta este grafitul și diamantul. Formula lor chimică este identică, dar proprietățile fizice sunt radical diferite.

Este structura cristal lattice afectează aceste caracteristici. Există electroni liberi care determină proprietățile fizice ale materiei. Grafitul, densitatea, ale căror tipuri și scopuri sunt interesante pentru o serie de industrii, ar trebui analizate în detaliu.

Proprietăți de bază

Grafitul este o substanță gri cu un luciu metalic. Are o conductivitate termică ridicată (3,55 W / deg / cm). Datorită acestui grafit este utilizat pe scară largă în diferite industrii. Această cifră este mai mare decât cea a cărămizii, ceea ce se explică prin prezența electronilor mobili în rețeaua de cristal. De asemenea, ele promovează o bună conductivitate electrică. În toate stările agregate această substanță este caracterizată de o rezistență redusă la curent (de la 0,4 la 0,6 Ohm).

Grafitul este o substanță inertă care nu este solubilă prin componente chimice active. Acest lucru este posibil numai dacă intră într-un mediu de metal topit cu un punct de fierbere ridicat. Grafitul în astfel de condiții se topește complet, formând carburi.

scăzut coeficientul de frecare și un punct de topire ridicat cauzează proprietăți bune de etanșare. Densitatea grafitului (kg / m3) este 2,23. Dar materialul este bine îndoit și tăiat.

structură

Având în vedere densitatea grafitului, precum și proprietățile și speciile, este necesar să se acorde atenție structurii sale. Aceasta este o substanță stratificată. Atomii săi de carbon sunt aliniați într-o latură de cristal similară cu o fagure de miere. Hexagonii dintr-un strat se potrivesc strâns unii cu alții. Cu toate acestea, conexiunea dintre fiecare nivel este slabă. Această caracteristică facilitează ruperea grafitului.

Pe scara Mohs, duritatea materialului este una. Pentru comparație, această cifră este de 10 pentru diamant și 5 pentru ceramogranit. La 1500 ° C, potrivit cercetătorilor, grâul de cristal din grafit poate fi transformat în diamant.

În procesul de prelucrare industrială, structura substanței se schimbă. Împreună cu aceasta, diferite grade de grafit au proprietăți diferite. Dacă materialul extras nu a fost prelucrat artificial, acesta este un tip natural de substanță.

Grafit natural

Grafitul, a cărui densitate și proprietăți diferă semnificativ în funcție de marca fabricantului, în condiții naturale are loc în două variante principale. Primul tip este numit hexagonal. Are o rețea cristalină în care jumătate din atomii din fiecare strat sunt deasupra și dedesubtul centrului hexagonului.

A doua modificare este rhomboedrică. Fiecare al patrulea strat repetă primul. Această modificare în natură se găsește doar sub formă de impurități. Dacă această substanță este încălzită la o temperatură de 2500-3300 K, rețeaua ei de cristal va deveni hexagonală. În condiții naturale, materialul se găsește mai des în această formă.

structură

În natură, grafitul nu se găsește niciodată în forma sa pură. Conține o cantitate destul de mare de cenușă (uneori până la 20%). Se compune din mai mulți compuși diferiți (FeO, MgO, CuO, CaO, etc.). Până la 2% din masa din grafitul natural poate fi ocupată de gaze. De asemenea, pot fi prezente bitum și apă.

Densitatea pulberii de grafit variază în funcție de dispersie, prezența porilor. Valoarea de mai sus poate fi redusă la 2.09 kg / m³. Grafitul este gras la atingere. Dacă o luați cu mâinile, va fi o urmă caracteristică pe degete. Prin urmare, dintr-un astfel de material, sunt create tije pentru un creion simplu. El lasă un semn clar pe hârtie.

Grafică artificială

Pentru producție este foarte important să se ia în considerare densitatea grafitului. Fizica clarifică faptul că cu cât este mai densă această substanță, cu atât conductivitatea termică este mai mare. Grafitul artificial este caracterizat prin puritate ridicată (până la 99%). Acest lucru, de asemenea, crește foarte mult densitatea materialului.

Producția de grafit rafinat se realizează prin influențe termochemice și termomecanice. Pentru fiecare industrie, se face o substanță cu un anumit set de calități. Aceasta permite satisfacerea nevoilor industriei din grafit cu caracteristici fizice date.

Marcarea substanțelor create artificial include defalcarea tipurilor de materiale pe destinație. Există turnătorie, electrică, baterie, element, lubrifiant și grafit creion. Există și branduri speciale utilizate în reactoarele nucleare.

Domeniul de aplicare

În producție, anumite proprietățile grafitului. cerere această substanță este complet dependentă de ele. Grafitul este utilizat în metalurgie pentru fabricarea de forme refractare sau găleți, containere. În procesul de turnătorie, pulberea din substanța prezentă este utilizată ca lubrifiant. Una dintre componentele cărămizilor refractare este și grafitul. Se adaugă la amestec în fabricarea plasticului.

Acest material este, de asemenea, utilizat pentru realizarea contactelor aparatelor electrice. Acest lucru este facilitat de proprietățile conductive electrice ale materiei.

Creioane de grafit sunt cunoscute, probabil, pentru fiecare persoană. Acest material este, de asemenea, utilizat în fabricarea anumitor tipuri de vopsele. În acest caz, este negru (și nu gri) grafit. Această vopsea are calități anticorozive.

Din mineralul natural prezent, diamante artificiale. Ele sunt utilizate la fabricarea de scule de tăiere grele. În inginerie, pulberea de grafit este materialul pentru rulmenți, precum și inelele de etanșare cu piston și etanșare. Sub formă de lubrifiant este potrivit pentru prelucrarea lanțurilor de biciclete, a arcurilor auto, a balamalelor ușilor.

Chiar și în compoziția multor medicamente, grafitul poate fi găsit.

Aplicarea în industria alimentară

Această substanță este, de asemenea, utilizată pe scară largă în industria alimentară. Pentru a face acest lucru, acesta este supus unui anumit tratament în timpul producției. Densitatea fierului, alcoolul etilic, grafitul și zahărul, din motive evidente, este diferit. Dar materialul prezentat poate conține atât în ​​sine, cât și poate face parte din anumite substanțe. Este în parafine, eteri, alcool și chiar în zahăr.

Puteți vedea acest lucru dacă aveți o experiență simplă. Mai întâi trebuie să luați o bucată de zahăr. Este pus pe un capac dur și acoperit cu un capac (puteți avea un deget). Apoi, metalul, acoperit cu zahăr, este puternic încălzit. Un fum pufos va emite din sub degetul. Dacă îi aduceți un meci, gazul va arde.

Când fumul încetează să iasă în evidență, poți scoate de pe platou. Pe capac este o masă neagră. Acesta este cărbunele. Este carbonul din care este format grafitul.

Fiind în natură

Grafit, densitate care depinde de puritatea sa, este în natură în cantități destul de mari. Anual în jurul lumii se extrage aproximativ 600 mii tone de substanță. Cele mai mari rezerve sunt concentrate în Mexic, Republica Cehă, China, Ucraina, Brazilia, Rusia, Canada și Coreea de Sud.

De-a lungul anilor depozitele de grafit au trezit interesul omenirii. Astăzi, aceste resurse naturale sunt dezvoltate pentru a oferi industriei materiale cu calitățile cerute. Grafitul se găsește în granițe, roci calcaroase, mica sau gneiss sub formă de impregnări fibroase sau cristaline. Extracția se face prin metode deschise și subterane.

Costul grafitului

Grafit, densitate și a căror puritate afectează valoarea sa, este acum vândută la prețuri destul de accesibile. Acest lucru este afectat de dimensiunea cristalelor sale, precum și de conținutul de carbon. Cu cat este mai mare, cu atat este mai scump grafitul. Cu un conținut suficient de ridicat de carbon, proprietățile fizice ale materialului sunt mărită. Acest lucru este valabil pentru industriile dintr-o mare varietate de industrii.

Astăzi, costul mediu al grafitului este de aproximativ 45 de ruble pe kilogram. Dacă a fost tratată artificial, costul a crescut semnificativ. De asemenea, prețul unui mineral natural depinde de locația depozitului.

După ce ne-am familiarizat cu principalele proprietăți și caracteristici ale grafitului, putem concluziona că densitatea sa depinde atât de costul, cât și de calitățile tehnice ale materialului. Prin urmare, mineralul extras este supus procesării ulterioare. Aceasta îmbunătățește calitatea acestuia.