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石墨( graphite )为矿物名称,通常产于变质岩中,是由煤或炭质岩石(或沉积物)受区域变质作用或岩浆侵入作用形成的。 石墨是元素碳的同素异形体,每个碳原子周边连接着其他三个碳原子,排列成蜂巢状的多个六角形,各层间有微弱的范德华引力。 每个碳原子都发射电子,这些电子可以自由移动,所以石墨是导体。 石墨是其中软的矿物之一,不透明,手感油腻,颜色从铁黑色到铁材料,分散在晶型、薄片、鳞片、条纹、层状或变质岩中。 化学性质有惰性,具有耐腐蚀性。
碳是以多种形式广泛存在于大气和地坛中的一种非常常见的元素。 碳单质自古以来就被人们所认识和利用,作为碳的一系列化合物的有机物是生命的根本。 生铁、熟铁、钢的成分之一。 碳可以化学上自行结合形成大量的化合物,是生物和商业上重要的分子。 生物体内的大部分分子都含有碳。
碳的存在形式多种多样。有钻石、石墨等结晶元素碳。有煤等非晶碳。具有动植物等复杂有机化合物的碳酸盐(大理石等)。单质碳的物理和化学性质取决于其晶体结构。高硬度金刚石和柔软光滑石墨的晶体结构在外观、密度、熔点等方面不同。
石墨与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体。
1) 耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。
2) 导电、导热性:石墨的导电性比普通非金属矿高100倍。导热系数超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随着温度的升高而降低。甚至在的温度下,石墨也会变成绝热体。石墨之所以能导电,是因为石墨中的每个碳原子只与其他碳原子形成3个共价键,每个碳原子仍然留下1个自由电子传输电荷。
3)润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。
4)化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
5)可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。
6)抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。
石墨是软的,黑色和灰色的。 有油腻的东西会污染纸张。 硬度为1 ~ 2,随着杂质的增加,硬度在垂直方向上增加到3 ~ 5。 比重为1.9 ~ 2.3。 比表面积范围集中在1-20平方米/g,阻氧时熔点在3000℃以上,是耐温性高的矿物之一。 可以通电和传热。
石墨的工艺特性主要由其结晶形态决定。 晶体形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 在工业上,根据结晶形态将天然石墨分为三类。
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