Grafit: gostota, lastnosti, značilnosti uporabe in vrste

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Grafit je snov, ki se pojavlja naravno. To je ena od modifikacij ogljika, za katero je značilna določena kristalna mreža. To določa lastnosti, ki jih ima grafit. Ogljik se v naravi pojavlja v dveh glavnih oblikah. To sta grafit in diamant. Njihova kemična formula je enaka, vendar so njihove fizikalne lastnosti radikalno drugačne.

Na te lastnosti vpliva struktura kristalne mreže. Ima proste elektrone, ki določajo fizikalne lastnosti snovi. Grafit, katerega gostota, vrste in obseg so zanimivi za številne panoge, je vredno razmisliti podrobneje.

Osnovne funkcije

Grafit je siva snov s kovinskim sijajem. Ima visoko toplotno prevodnost (3,55 W/deg./cm). Zaradi tega se grafit aktivno uporablja v različnih panogah. Ta številka je višja kot pri opeki, kar je razloženo s prisotnostjo mobilnih elektronov v kristalni mreži. Prispevajo tudi k dobri električni prevodnosti. Za to snov je v vseh agregacijskih stanjih značilna nizka tokovna upornost (od 0,4 do 0,6 ohmov).

Grafit je inertna snov, ki je ne raztopijo kemično aktivne sestavine. To je mogoče le, če vstopi v medij staljene kovine z visokim vreliščem. Grafit se pod takimi pogoji popolnoma topi in tvori karbide.

Nizek koeficient trenja in visoko tališče zagotavljata dobre lastnosti tesnjenja. Gostota grafita (kg/m3) je 2,23, hkrati pa se material dobro upogiba in reže.

Struktura

Glede na gostoto grafita, kot tudi lastnosti in vrste, je treba biti pozoren na njegovo strukturo. To je večplastna snov. Njegovi ogljikovi atomi se vrstijo v kristalni mreži, podobni satju. Šesterokotniki v eni plasti se tesno prilegajo skupaj. Vendar je razmerje med vsako stopnjo šibko. Prav ta lastnost olajša razbijanje grafita.

Na Mohsovi lestvici je trdota materiala ena. Za primerjavo je ta kazalnik za diamant 10 in za porcelan 5. Pri temperaturi 1500 ° C se po mnenju znanstvenikov lahko kristalna mreža grafita spremeni v diamant.

Med industrijsko predelavo se struktura snovi spreminja. Hkrati imajo različne vrste grafita različne lastnosti. Če pridobljeni material ni bil umetno obdelan, gre za naravna vrsta snovi.

Naravni grafit

Grafit, katerega gostota in lastnosti se bistveno razlikujejo glede na blagovno znamko proizvajalca, najdemo v naravnih razmerah v 2 glavnih različicah. Prva vrstaimenovana šesterokotna. Ima kristalno mrežo, v kateri je polovica atomov v vsaki plasti nad in pod središčem šestkotnika.

Druga modifikacija je romboedrična. Vsaka četrta plast ponovi prvo. Ta sprememba se v naravi pojavlja le v obliki nečistoč. Če se ta snov segreje pri temperaturi 2500-3300 K, se njena kristalna mreža spremeni v šesterokotno. V naravnih razmerah se material pogosteje nahaja v tej obliki.

Sestava

V naravi grafita nikoli ne najdemo v čisti obliki. Vsebuje precej veliko količino pepela (včasih do 20%). Sestavljen je iz številnih različnih spojin (FeO, MgO, CuO, CaO itd.). Plini lahko zasedejo do 2 % mase naravnega grafita. Lahko sta prisotna tudi bitumen in voda.

Gostota grafitnega prahu se razlikuje glede na disperzijo, prisotnost por. Zgornjo vrednost je mogoče zmanjšati na 2,09 kg/m3. Grafit je na otip masten. Če ga vzamete z rokami, bo na vaših prstih ostala značilna oznaka. Zato so iz takšnega materiala ustvarjene palice za preprost svinčnik. Pusti jasno sled na papirju.

Umetni grafit

Za proizvodnjo je zelo pomembno upoštevati, kakšna je gostota grafita. Fizika jasno pove, da večja kot je gostota te snovi, večja je njena toplotna prevodnost. Za umetni grafit je značilna visoka čistost (do 99%). Prav tako močno poveča gostoto materiala.

Proizvodnja rafiniranega grafita poteka s termokemičnimi in termomehanskimi vplivi. Za vsako proizvodno vejo se proizvaja snov z določenim naborom lastnosti. To omogoča zadovoljevanje potreb industrije v grafitu z danimi fizikalnimi lastnostmi.

Označevanje umetnih snovi vključuje razčlenitev vrst materialov glede na namembnost. Obstajajo livarski, elektrokarbonski, baterijski, elementarni, mazalni in svinčniški grafit. Obstajajo tudi posebne stopnje, ki se uporabljajo v jedrskih reaktorjih.

Obseg uporabe

Med proizvodnjo se določijo določene lastnosti grafita. Uporaba te snovi je v celoti odvisna od njih. Grafit se uporablja v metalurgiji pri izdelavi ognjevzdržnih kalupov ali zajemalk, posod. V procesu litja se prah iz predstavljene snovi uporablja kot mazivo. Ena od sestavin ognjevzdržnih opek je tudi grafit. Doda se mešanici pri proizvodnji plastike.

Ta material se uporablja tudi za izdelavo kontaktov za električne naprave. To olajšajo električne prevodne lastnosti snovi.

Grafitne svinčnike poznajo morda vsi. Ta material se uporablja tudi pri proizvodnji nekaterih vrst barv. V tem primeru je uporabljen črni (in ne sivi) grafit. Ta barva ima protikorozijske lastnosti.

Umetni diamanti so pridobljeni iz predstavljenega naravnega minerala. Uporabljajo se, koproizvodnja težkih rezalnih orodij. V strojništvu grafitni prah deluje kot material za ležaje, pa tudi bate in tesnilne obroče. Kot mazivo je primeren za obdelavo kolesarskih verig, avtomobilskih vzmeti, tečajev vrat.

Tudi veliko zdravil vsebuje grafit.

Aplikacije za hrano

Predstavljena snov se pogosto uporablja tudi v živilski industriji. Da bi to naredili, je med proizvodnjo podvržen določeni predelavi. Gostota železa, etilnega alkohola, grafita in sladkorja je iz očitnih razlogov različna. Toda predstavljeni material lahko vsebuje in je del nekaterih snovi. Najdemo ga v parafinih, estrih, alkoholu in celo sladkorju.

To je mogoče preveriti s preprostim poskusom. Najprej morate vzeti kos sladkorja. Postavi se na trd pokrov in pokrije s pokrovčkom (lahko uporabite naprstnik). Nato kovino, s katero je pokrit sladkor, močno segrejemo. Sčasoma bo izpod naprstka prišel oster dim. Če ji prinesete vžigalico, bo plin zagorel.

Ko dim preneha oddajati, lahko odstranite naprstnik. Na pokrovu je črna masa. To je premog. To je ogljik, iz katerega je izdelan grafit.

Biti v naravi

Grafit, katerega gostota je odvisna od njegove čistosti, se v naravi nahaja v precej velikih količinah. Po vsem svetu se letno izkoplje približno 600 tisoč ton te snovi. Največjinjegove rezerve so skoncentrirane v Mehiki, na Češkem, Kitajskem, v Ukrajini, Braziliji, Rusiji, Kanadi in Južni Koreji.

Že od antičnih časov so nahajališča grafita vzbujala zanimanje človeštva. Danes se ti naravni viri razvijajo, da bi industriji zagotovili materiale z zahtevanimi lastnostmi. Grafit najdemo v granitih, apnenčastih kamninah, sljudi ali gnajsu v obliki vlaknatih ali kristalnih vključkov. Kopanje se izvaja z odprtimi in podzemnimi metodami.

strošek grafita

Grafit, katerega gostota in čistost vplivata na njegovo vrednost, se zdaj prodaja po dokaj ugodnih cenah. Na to vpliva velikost njegovih kristalov, pa tudi vsebnost ogljika. Višja kot je, dražji je grafit. Z dovolj visoko vsebnostjo ogljika se povečajo fizikalne lastnosti materiala. To je dragoceno za industrijo v najrazličnejših panogah.

Danes je povprečna cena grafita približno 45 rubljev/kg. Če je bila obdelana umetno, se stroški znatno povečajo. Tudi cena naravnega minerala je odvisna od lokacije nahajališča.

Če se seznanimo z glavnimi lastnostmi in značilnostmi grafita, lahko sklepamo, da so tako stroški kot tehnične lastnosti materiala odvisni od njegove gostote. Zato je mineral, izkopan v naravi, predmet naknadne predelave. To izboljšuje njegove lastnosti.