石墨

 
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一分钟了解元素碳的一种同素异形体石墨24.4万 1’1″
石墨 

[shí mò]
 
 
  • 元素碳的一种同素异形体
  • 本词条是多义词,共7个义项展开
  • 科普中国 | 本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核
    审阅专家包申旭

石墨是碳的一种同素异形体,为灰黑色、不透明固体,化学性质稳定,耐腐蚀,同酸、碱等药剂不易发生反应。天然石墨来自石墨矿藏,也可以以石油焦、沥青焦等为原料,经过一系列工序处理而制成人造石墨。石墨在氧气中燃烧生成二氧化碳,可被强氧化剂如浓硝酸、高锰酸钾等氧化。可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂,还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。[1]

  • 中文名
    石墨
  • 外文名
    graphite
  • 别名
    石涅、石黑、石螺、石黛、画眉石
  • 化学式
    C
  • 分子量
    12.01
  • CAS登录号
    7782-42-5
  • EINECS登录号
    231-955-3
  • 熔点
    3652 至 3697 ℃
  • 沸点
    4830 ℃
  • 水溶性
    不溶于水
  • 密度
    2.09 至 2.33 g/cm3
  • 外观
    黑色固体
  • 应用
    铅笔芯、耐火材料、导电材料、润滑材料、碳素制造、防辐射材料等
  • 安全性描述
    S22;S26;S36;S36/S37
  • 危险性符号
    R20;R36/37
  • 危险性描述
    无毒,粉尘吸入会引起呼吸道病
  • 化学性质
    稳定,耐腐蚀,同酸、碱等药剂不易发生反应
 
 
 

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简介

 

结构组成

石墨是原子晶体金属晶体分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。[1]
石墨每一网层间的距离为3.40Å,是以范德华力结合起来的,即层与层之间属于分子晶体,同一网层中碳原子的间距为1.42Å,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的熔点也很高,化学性质也稳定。鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,现在普遍认为石墨是一种混合晶体。

 
分子结构
石墨属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。

理化性质

石墨质软,为黑灰色,有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。比表面积范围集中在1-20m2/g,在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。它能导电、导热。
自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分灰分的含量。
石墨与金刚石碳60碳纳米管石墨烯等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体

特殊性质

石墨由于其特殊结构,而具有如下特殊性质:
(1)耐高温性
石墨的熔点为3850±50℃,即使经超高温电弧灼烧,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
石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

 
石墨
(3)润滑性
 
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词条目录
  1. 百科名片
  2. 简介
  3. 结构组成
  4. 理化性质
  5. 特殊性质
  6. 其他
  7. 矿产分布与分类
  8. 矿产分布
  9. 资源分类
  10. 产业概况
  11. 矿产开发概况
  12. 生产消费概况
  13. 存在问题
  14. 提纯方法
  15. 浮选法
  16. 碱酸法
  17. 氢氟酸法
  18. 氯化焙烧法
  19. 高温提纯法
  20. 应用
  21. 耐火材料
  22. 导电材料
  23. 耐磨润滑材料
  24. 耐腐蚀材料
  25. 高温冶金材料
  26. 原子能与国防工业
  27. 石墨深加工
  28. 现状
  29. 产品形式
  30. 发展方向
  31. TA说

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