Graphit: densitate, proprietăți, caracteristici ale aplicației și tipuri

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Grafitul este o substanță care apare în mod natural. Aceasta este una dintre modificările carbonului, care se caracterizează printr-o anumită rețea cristalină. Aceasta determină proprietățile pe care le are grafitul. Carbonul apare în natură sub două forme principale. Acestea sunt grafitul și diamantul. Formula lor chimică este identică, dar proprietățile lor fizice sunt radical diferite.

Este structura rețelei cristaline care afectează aceste caracteristici. Are electroni liberi care determină proprietățile fizice ale materiei. Grafitul, a cărui densitate, tipuri și domeniu de aplicare sunt interesante pentru multe industrii, merită luat în considerare mai detaliat.

Funcții de bază

Graphitul este o substanță gri cu o strălucire metalică. Are o conductivitate termică ridicată (3,55 W/grad/cm). Datorită acestui fapt, grafitul este utilizat în mod activ în diverse industrii. Această cifră este mai mare decât cea a unei cărămizi, ceea ce se explică prin prezența electronilor mobili în rețeaua cristalină. De asemenea, contribuie la o bună conductivitate electrică. În toate stările de agregare, această substanță se caracterizează printr-o rezistență scăzută la curent (de la 0,4 la 0,6 ohmi).

Grafitul este o substanță inertă care nu este dizolvată de componente chimic active. Acest lucru este posibil numai atunci când intră în mediul de metal topit cu un punct de fierbere ridicat. Grafitul în astfel de condiții se topește complet, formând carburi.

Coeficientul scăzut de frecare și punctul de topire ridicat au ca rezultat proprietăți bune de etanșare. Densitatea grafitului (kg/m3) este de 2,23. Dar, în același timp, materialul se îndoaie și se taie bine.

Structură

Având în vedere densitatea grafitului, precum și proprietățile și tipurile, este necesar să se acorde atenție structurii acestuia. Aceasta este o substanță stratificată. Atomii săi de carbon se aliniază într-o rețea cristalină asemănătoare unui fagure. Hexagoanele dintr-un singur strat se potrivesc perfect. Cu toate acestea, relația dintre fiecare nivel este slabă. Această caracteristică face ușor spargerea grafitului.

Pe scara Mohs, duritatea materialului este una. Pentru comparație, acest indicator este 10 pentru diamant și 5 pentru gresie porțelanată. La o temperatură de 1500 ° C, conform oamenilor de știință, rețeaua cristalină a grafitului poate fi transformată în diamant.

În timpul prelucrării industriale, structura materiei se modifică. În același timp, diferitele grade de grafit au proprietăți diferite. Dacă materialul extras nu a fost prelucrat artificial, este un tip natural de substanță.

Graphit natural

Grafitul, a cărui densitate și proprietăți diferă semnificativ în funcție de marca producătorului, se găsește în condiții naturale în 2 variante principale. Primul tipnumite hexagonale. Are o rețea cristalină în care jumătate din atomii din fiecare strat sunt deasupra și sub centrul hexagonului.

A doua modificare este romboedrică. Fiecare al patrulea strat îl repetă pe primul. Această modificare apare în natură numai sub formă de impurități. Dacă această substanță este încălzită la o temperatură de 2500-3300 K, atunci rețeaua sa cristalină se va transforma într-una hexagonală. În condiții naturale, materialul se găsește mai des sub această formă.

Compoziție

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

Densitatea pulberii de grafit variază în funcție de dispersie, de prezența porilor. Valoarea de mai sus poate fi redusă la 2,09 kg/m3. Grafitul este gras la atingere. Dacă îl iei cu mâinile, un semn caracteristic va rămâne pe degete. Prin urmare, tijele pentru un creion simplu sunt create dintr-un astfel de material. Lasa un semn clar pe hârtie.

Grafit artificial

Pentru producție, este foarte important să luați în considerare care este densitatea grafitului. Fizica arată clar că cu cât densitatea acestei substanțe este mai mare, cu atât conductivitatea termică a acesteia este mai mare. Grafitul artificial se caracterizează printr-o puritate ridicată (până la 99%). De asemenea, crește foarte mult densitatea materialului.

Producția de grafit rafinat se realizează prin influențe termochimice și termomecanice. Pentru fiecare ramură de producție se produce o substanță cu un anumit set de calități. Acest lucru face posibilă satisfacerea nevoilor industriei de grafit cu caracteristici fizice date.

Etichetarea substanțelor artificiale include o defalcare a tipurilor de materiale în funcție de destinație. Există grafit de turnătorie, electrocarbon, baterie, elementar, lubrifiant și creion. Există, de asemenea, clase speciale utilizate în reactoarele nucleare.

Domeniul de aplicare

În timpul producției, sunt setate anumite proprietăți ale grafitului. Utilizarea acestei substanțe depinde în întregime de ei. Grafitul este folosit în metalurgie la fabricarea matrițelor refractare sau a oală, recipiente. În procesul de turnare, pulberea din substanța prezentată este folosită ca lubrifiant. Una dintre componentele cărămizilor refractare este și grafitul. Se adaugă la amestec la fabricarea materialelor plastice.

Acest material este folosit și pentru fabricarea contactelor pentru aparate electrice. Acest lucru este facilitat de proprietățile conductoare electrice ale substanței.

Cioioanele de grafit sunt cunoscute, probabil, de orice persoană. Acest material este folosit și la producerea unor tipuri de vopsele. În acest caz, este folosit grafitul negru (și nu gri). Această vopsea are proprietăți anticorozive.

Diamantele artificiale sunt obținute din mineralul natural prezentat. Sunt folosite cândproducția de scule de tăiere grele. În inginerie mecanică, pulberea de grafit acționează ca material pentru rulmenți, precum și pentru piston și inele de etanșare. Ca lubrifiant, este potrivit pentru prelucrarea lanțurilor de biciclete, arcuri auto, balamale uși.

Chiar și multe medicamente conțin grafit.

Aplicații alimentare

Substanța prezentată este utilizată pe scară largă și în industria alimentară. Pentru a face acest lucru, în timpul producției, suferă o anumită prelucrare. Densitatea fierului, alcoolului etilic, grafitului și zahărului, din motive evidente, este diferită. Dar materialul prezentat poate să conțină și să facă parte din unele substanțe. Se găsește în parafină, esteri, alcool și chiar zahăr.

Acest lucru poate fi verificat printr-un experiment simplu. Mai întâi trebuie să luați o bucată de zahăr. Se aseaza pe un capac tare si se acopera cu un capac (puteti folosi un degetar). Apoi metalul cu care este acoperit zahărul este încălzit puternic. În timp, de sub degetar va ieși fum acru. Dacă aduci un chibrit la el, gazul va arde.

Când fumul încetează să mai iasă, puteți scoate degetarul. Există o masă neagră pe capac. Acesta este cărbune. Este carbonul din care este făcut grafitul.

A fi în natură

Grafitul, a cărui densitate depinde de puritatea sa, se găsește în natură în cantități destul de mari. Aproximativ 600 de mii de tone din această substanță sunt extrase anual în întreaga lume. Cel mai marerezervele sale sunt concentrate în Mexic, Republica Cehă, China, Ucraina, Brazilia, Rusia, Canada și Coreea de Sud.

Din cele mai vechi timpuri, depozitele de grafit au trezit interesul omenirii. Astăzi, aceste resurse naturale sunt dezvoltate pentru a asigura industriei materiale cu calitățile cerute. Grafitul se găsește în granite, roci calcaroase, mică sau gneis sub formă de incluziuni fibroase sau cristaline. Exploatarea mineritului se desfășoară prin metode subterane și în cară deschisă.

Cost grafit

Graphitul, a cărui densitate și puritate îi afectează valoarea, este acum vândut la prețuri destul de rezonabile. Acest lucru este influențat de dimensiunea cristalelor sale, precum și de conținutul de carbon. Cu cât este mai mare, cu atât grafitul este mai scump. Cu un conținut suficient de mare de carbon, proprietățile fizice ale materialului cresc. Acest lucru este valoros pentru industrie într-o mare varietate de industrii.

Astăzi, costul mediu al grafitului este de aproximativ 45 de ruble/kg. Dacă a fost procesat artificial, costul crește semnificativ. De asemenea, prețul unui mineral natural depinde de locația zăcământului.

Familiarizându-ne cu principalele proprietăți și caracteristici ale grafitului, putem concluziona că atât costul, cât și calitățile tehnice ale materialului depind de densitatea acestuia. Prin urmare, mineralul extras în natură este supus unei prelucrări ulterioare. Acest lucru îi îmbunătățește calitățile.