Графит это металл или неметалл
Углерод — химический элемент № \(6\). Он расположен в IVА группе втором периоде Периодической системы.
На внешнем слое атома углерода содержатся четыре валентных электрона, и до его завершения не хватает четырёх электронов. Поэтому в соединениях с металлами углероду характерна степень окисления \(–4\), а при взаимодействии с более электроотрицательными неметаллами он проявляет положительные степени окисления: \( +2\) или \(+4\).
В природе углерод встречается как в виде простых веществ, так и в виде соединений. В воздухе содержится углекислый газ . В земной коре распространены карбонаты (например, Ca CO 3 образует мел, мрамор, известняк). Горючие ископаемые (уголь, торф, нефть, природный газ) состоят из органических соединений , главным элементом которых является углерод.
Углерод относится к жизненно важным элементам, так как входит в состав молекул всех органических веществ.
Существует несколько аллотропных видоизменений, образованных атомами углерода. Наиболее распространены алмаз и графит .
Алмаз имеет атомную кристаллическую решётку. Каждый атом углерода в алмазе связан четырьмя прочными ковалентными связями с соседними атомами, расположенными в вершинах тетраэдра.
Благодаря такому строению алмаз — самое твёрдое из известных природных веществ. Все четыре валентных электрона каждого атома углерода участвуют в образовании связей, поэтому алмаз не проводит электрический ток. Это бесцветное прозрачное кристаллическое вещество, хорошо преломляющее свет.
Графит тоже имеет атомную кристаллическую решётку, но устроена она иначе. Решётка графита слоистая. Каждый атом углерода соединён прочными ковалентными связями с тремя соседними атомами. Образуются плоские слои из шестиугольников, которые между собой связаны слабо. Один валентный электрон у атома углерода остаётся свободным.
Графит представляет собой тёмно-серое вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь. В отличие от алмаза графит непрозрачный, проводит электрический ток и оставляет серый след на бумаге. У графита очень высокая температура плавления (\(3700\) °С).
Алмаз и графит взаимопревращаемы. При сильном нагревании без доступа воздуха алмаз чернеет и превращается в графит. Графит можно превратить в алмаз при высокой температуре и большом давлении.
Из мельчайших частиц графита состоят сажа , древесный уголь и кокс . Сажа образуется при неполном сгорании топлива. Древесный уголь получают при нагревании древесины без доступа воздуха, а кокс — переработкой каменного угля.
Древесный уголь имеет пористое строение и обладает способностью поглощать газы и растворённые вещества. Такое свойство называется адсорбцией .
Аллотропные модификации углерода в химических реакциях могут проявлять и окислительные , и восстановительные свойства. Окислительные свойства углерода выражены слабее, чем у других неметаллов второго периода (азота, кислорода и фтора).
Углерод горит в кислороде с образованием углекислого газа и проявляет в этой реакции восстановительные свойства:
Графит
минерал, гексагональная кристаллическая модификация чистого углерода, наиболее устойчивая в условиях земной коры. Хорошо образованные кристаллы редки, форма их обычно пластинчатая. Чаще природный Г. представлен листочками без кристаллографических очертаний и их агрегатами. Кристаллическая решётка Г. — слоистого типа (см. рис.). В слоях атомы С расположены в узлах гексагональных ячеек слоя. Каждый атом С окружен тремя соседними с расстоянием 1,42 Å. Слои располагаются параллельно на расстоянии 3,55 Å, с симметрической повторяемостью через один, т. к. они взаимно смещены. Связь между атомами С в одном слое прочная, ковалентного типа; между слоями — слабая, остаточно-металлического типа. Особенности структуры Г. и наличие разного типа связей обусловливают анизотропию (См. Анизотропия) ряда физических свойств. Так, остаточно-металлическая связь даёт непрозрачность, металлический блеск и высокую электропроводность. От слабой связи между атомными слоями зависит также характерная для Г. спайность по одному направлению. Плотность 2230 кг/м 3 . Твёрдость благодаря лёгкости разрыва между сетками, перпендикулярными плоскости (0001), равна 1 по минералогической шкале; в самом слое твёрдость высокая — 5,5 и выше. Большой прочностью связи между атомами самой сетки объясняется высокая температура плавления Г. (3850 ± 50°С). Г. хорошо проводит электричество (электрическое сопротивление кристаллов 0,42 . 10 -4 ом/м). Графитовые порошки и блоки имеют значительно большее сопротивление и тем большее, чем выше их дисперсность (до 8–20 . 10 -4 ом/см). Г. — магнитноанизотропен, кислотоупорен, окисляется только при высоких температурах, но растворяется в расплавленном железе и сгорает в расплавленной селитре. Г. обладает низким сечением захвата тепловых нейтронов, легко обрабатывается. Свойства Г. значительно изменяются при облучении нейтронами: увеличиваются электросопротивление, модуль упругости и твёрдости; теплопроводность уменьшается приблизительно в 20 раз.
Различают месторождения кристаллического Г., связанного с магматическими горными породами или кристаллическими сланцами, и месторождения скрытокристаллического Г., образовавшегося при метаморфизме углей. В магматических горных породах Г. кристаллизуется из расплава и отмечается в виде отдельных чешуек и скоплений (гнёзда и штоки) разной величины и разного содержания (например, Ботогольское месторождение в Бурятской АССР, где разрабатывают участки чистого Г. без обогащения). Г. добывают в основном из кристаллических сланцев, образовавшихся в результате глубокого метаморфизма глин, содержащих битуминозные вещества. Содержание Г. в кристаллических сланцах достигает 3–10–20% и более. Графитовую чешуйку из руды извлекают флотацией. В СССР Г. добывается на Украине; за рубежом — в Чехословакии, Австрии, ФРГ, Финляндии, Малагасийской Республике, на Цейлоне.
Скрытокристаллический Г. образуется при изменении пластов угля под воздействием магматических пород. В месторождениях этого типа содержание углерода 60–85:; руды используются без обогащения. Крупные месторождения такого Г. известны в СССР на Урале и в Красноярском крае; за рубежом — в Мексике, в Южной Корее и др.
Наряду с природными Г. к кристаллической разновидности принадлежат также искусственные (доменный и карбидный Г.). Доменный Г. выделяется при медленном охлаждении больших масс чугуна, карбидный — при термическом разложении карбидов. К скрытокристаллической разновидности относится Г., получаемый в электрических печах путём нагревания углей до температуры более 2200 0 C.
Благодаря совокупности ценных физико-химических свойств Г. применяют во многих областях современной промышленности. Высокая жаропрочность обусловливает использование Г. в производстве огнеупорных материалов и изделий: литейных форм, плавильных тиглей, керамики, противопригарных красок в литейном деле и пр. Искусственный кусковой Г. применяют как эрозионностойкие покрытия для сопел ракетных двигателей, камер сгорания, носовых конусов и для изготовления некоторых деталей ракет. Вследствие высокой электропроводности его широко используют для изготовления электротехнических изделий и материалов: гальванических элементов, щелочных аккумуляторов, электроизделий, скользящих контактов, нагревателей, проводящих покрытий и пр. Благодаря химической стойкости Г. применяют в химическом машиностроении в качестве конструкционных материалов (производство плит для футеровки, труб, теплообменников и пр.). Малый коэффициент трения Г. позволяет использовать его для изготовления смазочных и антифрикционных изделий. Блоки из очень чистого искусственного Г. используют в ядерной технике как замедлители нейтронов. Тонкоизмельчённый скрытокристаллический Г. в виде суспензии применяется для предупреждения образования накипи на стенках паровых котлов. Г. также применяют для производства карандашей и красок. Все перечисленные области применения Г. предъявляют очень разнообразные требования к его качеству (чистоте, величине кристаллов, форме частиц и т. п.), поэтому Г. разных типов не всегда могут быть взаимозаменяемыми.
Среди социалистических стран по размерам добычи Г. выделяются СССР и Чехословакия. В капиталистическом мире наибольшие количества Г. дают. Южная Корея, Мексика, Австрия, ФРГ. Лучшие сорта крупнокристаллического Г. (в небольших количества) добывают Цейлон и Малагасийская Республика.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Графит – от карандаша до ядерного реактора
Этот минерал знаком каждому с детства. Сердцевина карандаша – не что иное, как камень графит.
Минерал задействован и в серьезных сферах деятельности, включая науку, оборонный комплекс и ядерный сектор.
Что такое графит
Как выглядит графит, знает каждый. Это грифель-сердцевинка обычного простого карандаша:
- Минерал мягок, в чем несложно удостовериться: от неосторожного обращения карандаши ломаются.
- Жирноват на ощупь, наделен разной твердостью и плотностью, на что указывают марки карандаша – от мягкой до твердой.
- Цвета и оттенки – полная серая гамма с матовым или металлическим отблеском.
Возможность написания или рисования создает слоистая структура минерала.
Графит – это минерал, природная кристаллическая модификация углерода. Ближайшие родичи – алмаз, лонсдейлит, чароит. Их отличает структура. У графита она слоистая.
Графит можно превратить в алмаз, разогрев до 2000°C и поместив под давление в сотни атмосфер.
В природе «чистый» минерал не замечен, среди примесей обнаружены редкие, ценные металлы.
Налажено производство искусственного графита.
История
История и время формирования графита остается загадкой для науки: он слишком похож на другие минералы по описанию.
Единственная зацепка – глиняная утварь культуры Боян-Марицы (территория современных Болгарии и Румынии, 6 тыс. лет назад). Изделия раскрашены графитовыми красками.
Графитом минерал предложил именовать Абраам Вернер. Этот прославленный химик, «окрестивший» десятки камней, взял за основу свойство минерала оставлять четкий красящий след.
Древнегреческий термин γράφω означает «пишу».
На территории России графит найден в 1826 году на Урале.
В истории, литературе минерал фигурирует также как черный/серебристый свинец, карбидное железо.
Физико-химические характеристики
По химической номенклатуре минерал графит – это чистый углерод с формулой из одного символа (C).
Состав иногда дополняют абсорбированный газ, битум, вода, механические примеси.
| Формула | C (углерод) |
|---|---|
| Цвет | Серый, чёрный стальной |
| Цвет черты | Чёрная |
| Блеск | Металловидный |
| Прозрачность | Непрозрачный |
| Твёрдость | 1–2 |
| Спайность | Совершенная по |
| Плотность | 2,09–2,23 г/см³ |
| Сингония | Гексагональная (планаксиальная) |
Класс минерала по международной номенклатуре – самородный элемент. По систематике СССР это неметалл, но наделен характеристиками, присущими металлам, – электропроводностью, магнетизмом.
Где и как добывается
Залежи графита промышленных объемов есть на всех континентах:
- Обе Америки – США, Канада, Бразилия;
- Европа – ФРГ, Гренландия, Италия;
- Австралия.
Сырье каждого графитового рудника можно отличить по структуре, цвету, другим признакам.
Россия располагает тремя крупнейшими месторождениями:
- Бурятия – качественное плотнокристаллическое сырье.
- Краснодарский край (два) – плотно-, мелкокристаллический, чешуйчатый, графитовые сланцы.
Графиты формируются каменноугольным пиролизом либо под влиянием экстремально высоких температур и давления. Например, излияниями магмы на отложения каменного угля.
Его добывают наземным или подземным способами. Графитовые кристаллы находят в сланцах, мраморах, других органических породах.
Ежегодный мировой объем добычи графита – 600 тыс. тонн.
Разновидности
Природный графит многообразен, поэтому разработана классификация по нескольким признакам.
По составу и сферам применения:
- Коллоидный. Техническая разновидность, порошок из искусственного графита. Используется промышленностью.
- Пиролитический. Материал искусственного происхождения. Нашел применение как основа инструментария для исследований микроструктур.
- Силицированный. Графит, обогащенный кремнием. Устойчив к коррозии.
Природный графит по структуре подразделяют на волокнистый, плотнокристаллический, чешуйчатый, графитовый сланец. Выделяют также разновидности – графитит и графитовую слюдку.
Искусственный графит
Графит синтезируют из кокса и пека. Это продукты переработки каменного угля, нефтяных смол, угольного дегтя. На них воздействуют химически и механически при высоких температурах. Исходное сырье предварительно сортируют, затем прокаливают, пропитывают. Получается материал почти абсолютной чистоты.
Искусственный графит применяют везде, от безобидного пластика до ядерного оборудования. Самые востребованные марки:
- аккумуляторный;
- карандашный;
- литейный;
- смазочный;
- электроугольный;
- элементный;
- ядерный.
Под каждую марку, сферу использования графита подбирается точная пропорция пека и кокса.
Отличить рукотворные образцы несложно. Например, по треугольной штриховке на плоскостях. Она есть только у минерала природного происхождения.
Где используется
Графит почти универсален. В этом нет ничего необычного: необходимые характеристики закладываются на стадии его обработки. Так, одним требуется повышенная теплопроводность, другим – электропроводность. Третьих интересуют прочностные свойства графита.
С учетом кондиций готового продукта минерал востребован для следующих целей:
- Производство тугоплавких емкостей.
- Смазка при выплавке стали, сплавов.
- Стержни ядерных реакторов на АЭС, других агрегатах.
Самое известное применение графита – сердцевина карандашей.
Московские ученые создали из графита лекарство для лечения кожных заболеваний.
Как ухаживать за графитом
Графит имеет малую твердость, плотность, слоится, крошится. Эти свойства нужно иметь в виду, чтобы ухаживать за коллекционными образцами и другими изделиями правильно.
Главное – исключить механическое воздействие, падения, удары. Коллекционные образцы лучше сразу покупать с боксом.
Минерал инертен к большинству других веществ, поэтому загрязнения можно удалять теплой водой с моющими средствами.
Лечебное влияние
Первыми оценили графит гомеопаты. Они установили, что минерал подходит для лечения кожных патологий (экземы, псориаз, лишай, другие).
Сегодня список расширен:
- Нарушение обмена веществ.
- Сбой в работе щитовидной железы.
- Заболевания дыхательных путей (ринит, бронхиальная астма).
- Проблемы ЖКТ (гастрит, язва желудка, 12-перстной кишки, колиты).
- Женские недуги (аменорея, хроническое воспаление яичников, мастопатия).
- Конъюнктивит, катаракта, ячмень.
Минерал «курирует» также эмоциональное здоровье. Его прописывают при утренней головной боли, неврастении, апатии, депрессии.
Магические свойства
Эзотерики утверждают: магия графита создает для владельца мощный щит от внешнего негатива (сглаза, порчи, проклятия).
Изделие или первозданный камень подойдёт как оберег дома, офиса.
Графит по Зодиаку
Астрологи установили, что графит – талисман Овнов. Влияние на остальные знаки Зодиака нейтральное.
Стоимость
В Сети представлено сырье технического назначения и коллекционный материал.
При формировании цены сырья значение придается разновидности, габаритам, проценту углерода. В среднем это 43-47 руб. за кг. Коллекционный материал дороже. Так, образцы минерала 2,5-4,5 см из российских месторождений можно купить за 780-920 руб.
(нем. Graphit, от греч. grapho-пишу), аллотропная модификация углерода, наиб. устойчивая при обычных условиях. Г.-распространенный в природе минерал. Встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию Г. Различают месторождения кристаллич. Г., связанного с магматич. горными породами или кристаллич. сланцами, и скрытокристаллич. Г., образовавшегося при метаморфизме углей. В кристаллич. сланцах содержание Г. составляет 3-20%, в магматич. горных породах 3-50%, в углях 60-85%.
Кристаллическая структура. Кристаллич. решетка Г. (рис. 1) гексагональная (а = 0,24612 нм, с= 0,67079 нм, z = 4, пространств. группа C6/mmc, теоретич. плотн. 2,267 г/см 3 ). Состоит из параллельных слоев (базисных плоскостей), образованных правильными шестиугольниками из атомов С. Углеродные атомы каждого слоя расположены против центров шестиугольников, находящихся в соседних слоях (нижнем и верхнем); положение слоев повторяется через один, а каждый слой сдвинут относительно другого в горизонтальном направлении на 0,1418 нм.
Рис. 1. Кристаллич. решетка графита (природного цейлонского). А, В углеродные слои; пунктирными линиями показана элементарная кристаллич. ячейка.
Известна также модификация с ромбоэдрич. решеткой ( а =0,3635 нм,
Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое "ГРАФИТ" в других словарях:
Графит — Формула C (углерод) Сингония Гексагональная (планаксиальная) Цвет Серый, чёрный стальной Цвет черты … Википедия
ГРАФИТ — (греч. graphis, graphidos, от grapbo пишу). Минерал растительного происхождения, состоящий из чистого углерода, черного или темно стального цвета, непрозрачен, марок, жирен на ощупь; употребляется на приготовление карандашей, плавильных горшков и … Словарь иностранных слов русского языка
Графит — [g r άj w (графе) пишу] м л, a C. Гекс. модиф. углерода со структурой слоистого типа. К л. шестиугольные таблички со штриховкой. Дв. скольжения. Сп. в. сов. по . Агр.: чешуйчатые, радиальнолучистые, земл.,… … Геологическая энциклопедия
ГРАФИТ — ГРАФИТ, наиболее устойчивая модификация углерода. Графит используют для изготовления деталей и аппаратуры в электротехнике, металлургии, химическом машиностроении, ракетостроении и др., в производстве огнеупорных материалов и изделий,… … Современная энциклопедия
ГРАФИТ — минерал, наиболее распространенная и устойчивая в земной коре полиморфная гексагональная модификация углерода. Структура слоистая. Темно серые до черных чешуйчатые агрегаты, конкреции, сплошные массы. Твердость 1 2; плотность ок. 2,2 г/см³.… … Большой Энциклопедический словарь
графит — пирографит, плумбаго, стержень, спель, смазка, грифель Словарь русских синонимов. графит сущ., кол во синонимов: 9 • грифель (4) • … Словарь синонимов
Графит — Graphite минерал, одна из кристаллических форм углерода. В ядерных реакторах используется графит ядерной чистоты в качестве замедлителя нейтронов. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики
Графит — (шунгит) – пигмент серовато черного цвета. Высокое содержание углерода (до 95%). Отличаются высокой химической стойкостью, достаточно высоким сопротивлением истиранию, морозостойкостью.Используют для приготовления масляных красочных веществ,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ГРАФИТ — ГРАФИТ, темно серая, мягкая кристаллическая форма УГЛЕРОДА, встречающаяся в природе в месторождениях с разной степенью содержания примесей. Синтетически производится путем нагревания нефтяного кокса. Используется для изготовления карандашей… … Научно-технический энциклопедический словарь
ГРАФИТ — ГРАФИТ, графита, муж. (от греч. grapho пишу). 1. Минерал черного цвета, мелкокристаллический углерод, употр. для изготовления карандашей (минер.). 2. Изготовленный из этого минерала или какого нибудь красящего материала стержень внутри карандашей … Толковый словарь Ушакова
ГРАФИТ — ГРАФИТ, а, муж. 1. Минерал тёмно серого или чёрного цвета, употр. для изготовления карандашных стержней, огнеупорных тиглей, смазочных материалов и в других технических целях. 2. Стержень внутри карандаша, грифель. | прил. графитный, ая, ое и… … Толковый словарь Ожегова
Графит - свойства, виды, состав и применение
Область применения графита, описание и свойства. Виды природного и искусственного графита - химическая структура, механические и физические характеристики.
Графит (от др.-греч. γράφω — пишу) – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Он имеет слоистую структуру. Каждый слой кристаллической решетки графита может по-разному располагаться по отношению друг к другу, образуя политипы. Графит находит свое применение в производственной и промышленной деятельности. Графитовые изделия отличаются повышенными эксплуатационными характеристиками. Графит устойчив к химическим и природным воздействиям, он достаточно прочный, хорошо проводит электрический ток, отличается низкой твердостью, относительной мягкостью, после воздействия высоких температур затвердевает. Плотность составляет 2.23 г/см 3 . Графит имеет металлический блеск и темно-серый цвет. Теплопроводность этого минерала достаточно большая, поэтому его используют для изготовления комплектующих деталей электрооборудования.
Структура и состав графита
Структура имеет свои определенные особенности. Атомы углерода ковалентно связаны между собой.
Модификаций природного минерала существует две:
- α-графит (гексагональный). В данной модификации половина атомов каждого из слоев располагается под и над центром шестиугольника.
- β-графит (ромбоэдрический). В этой модификации графита каждый четвертый слой атомов повторяет первый. В природе он в чистом виде не наблюдается. При температуре от 2500 до 3300К ромбоэдрический графит переходит полностью в гексагональный. Природный материал удобно представляется в гексагональных узлах.
Химический состав графита не отличается чистотой. В большом количестве (до 10-20%) присутствует зола, состоящая из разных составляющих (FeO, SiO2, Аl2O3, MgO, Р2О5, CuO, СаО и др.), газы (до 2%) и битумы, иногда вода.
Цвет преобладает железно-черный, доходя до стально-серого. Имеет сильный металловидный блеск; скрытокристаллические агрегаты не блестят, матовые. Показатель преломления графита Nm==l,93-2,07. На ощупь жирный, оставляет след на бумаге и пальцах. Удельный вес графита 2,09-2,23 (меняется исходя от степени дисперсности и присутствия тончайших пор), у шунгита 1,84-1,98. Обладает высокой электропроводностью, что связано с очень плотным расположением атомов в листах.
Графит не плавится, если накаливать в струе кислорода, то сгорает тяжелее в сравнении с алмазом. Улетучивается лишь в пламени вольтовой дуги, не плавясь. В кислотах не растворяется. В смеси с KNO3 порошок при нагревании дает вспышку.
Графит в природе
В природе содержится в гранитах, пирите. Он образуется в магматических и вулканических горных породах, скарнах и пегматитах при высоких температурах, встречается в кварцевых жилах с различными материалами, широко распространен в мраморе, кристаллических сланцах, гнейсах. В результате пиролиза под воздействием на каменноугольные отложения траппов образуются крупные залежи природного минерала.
Читайте также: