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碳的存在形式多种多样。 有金刚石、石墨等结晶性单质碳。 有煤等非晶质碳。 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的石墨的结晶结构的外观、密度、熔点等不同。
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。
石墨具有良好的化学稳定性。 经过特殊处理的石墨由于具有耐腐蚀、导热、渗透率低的特点，广泛应用于换热器、反应罐、冷凝器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备的制造。 广泛应用于石化、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节约大量金属材料。
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