石墨電極石墨棒石墨單位石墨密度
簡介
英文名稱:graphite
分子式:C
分子量:12.01
CAS 登錄號:7782-42-5
EINECS 登錄號:231-955-3
碳元素
碳是一種很常見的元素,它以多種形式廣泛存在于大氣和地殼之中。碳單質(zhì)很早就被人認(rèn)識和利用,碳的一系列化合物——有機(jī)物更是生命的根本。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學(xué)上自我結(jié)合而形成大量化合物,在生物上和商業(yè)上是重要的分子。生物體內(nèi)大多數(shù)分子都含有碳元素。
碳化合物
碳化合物一般從化石燃料中獲得,然后再分離并進(jìn)一步合成出各種生產(chǎn)生活所需的產(chǎn)品,如乙烯、塑料等。
性質(zhì)
常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑;不同高溫下與氧反應(yīng),生成二氧化碳或一氧化碳;在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應(yīng);在加熱下,單質(zhì)碳較易被酸氧化;在高溫下,碳還能與許多金屬反應(yīng),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(zhì)元素結(jié)晶礦物,它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。每一網(wǎng)層間的距離為3.40Å,同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1.42Å。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(zhì),它們互為同素異形體。
形態(tài)特性
石墨質(zhì)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(zhì)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(diǎn)在3000℃以上,是最耐溫的礦物之一。它能導(dǎo)電、導(dǎo)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(zhì)。這些雜質(zhì)常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現(xiàn)。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(shí)測定揮發(fā)分和灰分的含量。
天然石墨分類石墨的工藝特性主要決定于它的結(jié)晶形態(tài)。結(jié)晶形態(tài)不同的石墨礦物,具有不同的工業(yè)價(jià)值和用途。工業(yè)上,根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同,將天然石墨分為三類。
致密結(jié)晶狀石墨
1.致密結(jié)晶狀石墨
致密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結(jié)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(gòu)造。這種:石墨的特點(diǎn)是品位很高,一般含碳量為60~65%,有時(shí)達(dá)80~98%,但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。
特種石墨成型方式
石墨在工業(yè)上運(yùn)用極廣,幾乎每個(gè)行業(yè)都會(huì)用到。工業(yè)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(xì)節(jié)構(gòu)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)。
石墨特殊性質(zhì)
石墨由于其特殊結(jié)構(gòu),而具有如下特殊性質(zhì):
1) 耐高溫型:石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃,沸點(diǎn)為4250℃,即使經(jīng)超高溫電弧灼燒,重量的損失很小,熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng),在2000℃時(shí),石墨強(qiáng)度提高一倍。
2) 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性:石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低,甚至在極高的溫度下,石墨成絕熱體。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵每個(gè)碳原子仍然保留1個(gè)自由電子來傳輸電荷。 ,
3) 潤滑性:石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小,鱗片越大,摩擦系數(shù)越小,潤滑性能越好。
4) 化學(xué)穩(wěn)定性:石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。
5) 可塑性:石墨的韌性好,可碾成很薄的薄片。
6) 抗熱震性:石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞,溫度突變時(shí),石墨的體積變化不大,不會(huì)產(chǎn)生裂紋。
名字來源:源于希臘文“graphein”,意為“用來寫”。由德國化學(xué)家和礦物學(xué)家A. G. Werner 于1789命名;
化學(xué)組成:成分純凈者極少,往往含各種雜質(zhì);
類別:自然元素-非金屬元素-碳族
晶體特征
晶系和空間群:六方晶系,P63/mmm;
晶胞參數(shù):a0=0.246nm,c0=0.670nm;
典型的層狀結(jié)構(gòu),碳原子成層排列,每個(gè)碳與相鄰的碳之間等距相連,每一層中的碳按六方環(huán)狀排列,上下相鄰層的碳六方環(huán)通過平行網(wǎng)面方向相互位移后再疊置形成層狀結(jié)構(gòu),位移的方位和距離不同就導(dǎo)致不同的多型結(jié)構(gòu)。上下兩層的碳原子之間距離比同一層內(nèi)的碳之間的距離大得多(層內(nèi)C-C間距=0.142nm,層間C-C間距=0.340nm)
形態(tài):單晶體常呈片狀或板狀,但完整的很少見。集合體通常為鱗片狀,塊狀和土狀;
顏色:鐵黑色
條痕:光亮黑色
透明度:不透明
光澤:呈半金屬光澤
硬度:1-2
解理和斷口:平行解理極完全;
比重:2.21-2.26g/cm3
比表面積:5-10m2/g
其他性質(zhì):薄片具撓性,有滑感,易污手,具有良好的導(dǎo)電性;
鑒定特征鐵黑色,硬度低,一組極完全解理,有滑感和染手;如果將硫酸銅溶液潤濕的鋅粒放在石墨上,則可析出金屬銅的斑點(diǎn),在與石墨相似的輝鉬礦上則無此反應(yīng)
石墨的用途
1、作耐火材料: 石墨及其制品具有耐高溫、高強(qiáng)度的性質(zhì),在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝,在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護(hù)劑,冶金爐的內(nèi)襯。
2、作導(dǎo)電材料:在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極,石墨墊圈、電話零件,電視機(jī)顯像管的涂層等。