Grafit: ketumpatan, sifat, ciri dan jenis aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Graphite ialah bahan yang berlaku secara semula jadi. Ini adalah salah satu pengubahsuaian karbon, yang dicirikan oleh kekisi kristal tertentu. Ini menentukan sifat yang ada pada grafit. Karbon berlaku di alam semula jadi dalam dua bentuk utama. Ini adalah grafit dan berlian. Formula kimianya adalah sama, tetapi sifat fizikalnya berbeza secara radikal.

Ia adalah struktur kekisi kristal yang mempengaruhi ciri-ciri ini. Ia mempunyai elektron bebas yang menentukan sifat fizikal jirim. Grafit, yang ketumpatan, jenis dan skopnya menarik untuk banyak industri, patut dipertimbangkan dengan lebih terperinci.

Ciri Asas

Graphite ialah bahan kelabu dengan kilauan logam. Ia mempunyai kekonduksian terma yang tinggi (3.55 W/deg./cm). Disebabkan ini, grafit digunakan secara aktif dalam pelbagai industri. Angka ini lebih tinggi daripada bata, yang dijelaskan oleh kehadiran elektron mudah alih dalam kekisi kristal. Mereka juga menyumbang kepada kekonduksian elektrik yang baik. Dalam semua keadaan pengagregatan, bahan ini dicirikan oleh rintangan arus yang rendah (dari 0.4 hingga 0.6 ohm).

Graphite ialah bahan lengai yang tidak larut oleh komponen aktif secara kimia. Ini hanya mungkin apabila ia memasuki medium logam cair dengan takat didih yang tinggi. Grafit dalam keadaan sedemikian cair sepenuhnya, membentuk karbida.

Pekali geseran yang rendah dan takat lebur yang tinggi menghasilkan sifat pengedap yang baik. Ketumpatan grafit (kg/m3) ialah 2.23. Tetapi pada masa yang sama, bahan itu membengkok dan memotong dengan baik.

Struktur

Memandangkan ketumpatan grafit, serta sifat dan jenis, adalah perlu untuk memberi perhatian kepada strukturnya. Ini adalah bahan berlapis. Atom karbonnya berbaris dalam kekisi kristal seperti sarang lebah. Heksagon dalam satu lapisan sesuai disatukan. Walau bagaimanapun, hubungan antara setiap peringkat adalah lemah. Ciri inilah yang memudahkan untuk memecahkan grafit.

Pada skala Mohs, kekerasan bahan adalah satu. Sebagai perbandingan, penunjuk ini ialah 10 untuk berlian dan 5 untuk periuk batu porselin. Pada suhu 1500 ° C, menurut saintis, kekisi kristal grafit boleh diubah menjadi berlian.

Semasa pemprosesan industri, struktur jirim berubah. Pada masa yang sama, gred grafit yang berbeza mempunyai sifat yang berbeza. Jika bahan yang diekstrak belum diproses secara buatan, ia adalah jenis bahan semula jadi.

Grafit Asli

Graphite, ketumpatan dan sifat yang berbeza dengan ketara bergantung pada jenama pengeluar, ditemui dalam keadaan semula jadi dalam 2 varian utama. Jenis pertamadipanggil heksagon. Ia mempunyai kekisi kristal di mana separuh daripada atom dalam setiap lapisan berada di atas dan di bawah pusat heksagon.

Pengubahsuaian kedua ialah rombohedral. Setiap lapisan keempat mengulangi yang pertama. Pengubahsuaian ini berlaku dalam alam semula jadi hanya dalam bentuk kekotoran. Jika bahan ini dipanaskan pada suhu 2500-3300 K, maka kekisi kristalnya akan berubah menjadi heksagon. Dalam keadaan semula jadi, bahan lebih kerap ditemui dalam bentuk ini.

Komposisi

Di alam semula jadi, grafit tidak pernah ditemui dalam bentuk tulennya. Ia mengandungi jumlah abu yang agak besar (kadang-kadang sehingga 20%). Ia terdiri daripada banyak sebatian yang berbeza (FeO, MgO, CuO, CaO, dll.). Sehingga 2% daripada jisim dalam grafit semula jadi boleh diduduki oleh gas. Bitumen dan air juga mungkin ada.

Ketumpatan serbuk grafit berbeza-beza bergantung pada serakan, kehadiran liang. Nilai di atas boleh dikurangkan kepada 2.09kg/m3. Grafit berminyak apabila disentuh. Jika anda mengambilnya dengan tangan anda, tanda ciri akan kekal pada jari anda. Oleh itu, batang untuk pensil mudah dibuat daripada bahan tersebut. Ia meninggalkan tanda yang jelas pada kertas.

grafit tiruan

Untuk pengeluaran, adalah sangat penting untuk mempertimbangkan apakah ketumpatan grafit. Fizik menjelaskan bahawa semakin besar ketumpatan bahan ini, semakin besar kekonduksian termanya. Grafit tiruan dicirikan oleh ketulenan tinggi (sehingga 99%). Ia juga sangat meningkatkan ketumpatan bahan.

Penghasilan grafit ditapis dijalankan oleh pengaruh termokimia dan termomekanikal. Untuk setiap cabang pengeluaran, bahan dengan set kualiti tertentu dihasilkan. Ini memungkinkan untuk memenuhi keperluan industri dalam grafit dengan ciri fizikal yang diberikan.

Pelabelan bahan tiruan termasuk pecahan jenis bahan mengikut destinasi. Terdapat faundri, elektrokarbon, bateri, unsur, pelincir dan grafit pensel. Terdapat juga gred khas yang digunakan dalam reaktor nuklear.

Skop permohonan

Semasa pengeluaran, sifat tertentu grafit ditetapkan. Penggunaan bahan ini sepenuhnya terpulang kepada mereka. Grafit digunakan dalam metalurgi dalam pembuatan acuan refraktori atau senduk, bekas. Dalam proses penuangan, serbuk daripada bahan yang dibentangkan digunakan sebagai pelincir. Salah satu komponen batu bata refraktori juga adalah grafit. Ia ditambah kepada campuran dalam pembuatan plastik.

Bahan ini juga digunakan untuk pembuatan sesentuh perkakas elektrik. Ini dipermudahkan oleh sifat konduktif elektrik bahan tersebut.

Pensel grafit, mungkin, diketahui oleh setiap orang. Bahan ini juga digunakan dalam penghasilan beberapa jenis cat. Dalam kes ini, ia adalah grafit hitam (dan bukan kelabu) yang digunakan. Cat ini mempunyai ciri anti-karat.

Berlian tiruan diperoleh daripada mineral semula jadi yang dipersembahkan. Mereka digunakan apabilapengeluaran alat pemotong tugas berat. Dalam kejuruteraan mekanikal, serbuk grafit bertindak sebagai bahan untuk galas, serta omboh dan cincin pengedap. Sebagai pelincir, ia sesuai untuk memproses rantai basikal, spring kereta, engsel pintu.

Malah banyak ubat mengandungi grafit.

Aplikasi Makanan

Bahan yang dibentangkan juga digunakan secara meluas dalam industri makanan. Untuk melakukan ini, semasa pengeluaran, ia menjalani pemprosesan tertentu. Ketumpatan besi, etil alkohol, grafit dan gula, atas sebab yang jelas, adalah berbeza. Tetapi bahan yang dibentangkan boleh mengandungi dan menjadi sebahagian daripada beberapa bahan. Ia terdapat dalam parafin, ester, alkohol dan juga gula.

Ini boleh disahkan melalui percubaan mudah. Mula-mula anda perlu mengambil sekeping gula. Ia diletakkan pada penutup keras dan ditutup dengan topi (anda boleh menggunakan bidal). Kemudian logam yang ditutup dengan gula dipanaskan dengan kuat. Lama kelamaan, asap pedas akan keluar dari bawah bidal. Jika anda membawa mancis, gas akan terbakar.

Apabila asap berhenti mengeluarkan, anda boleh mengeluarkan bidal. Terdapat jisim hitam pada tudung. Ini arang batu. Ia adalah karbon yang diperbuat daripada grafit.

Berada dalam alam semula jadi

Grafit, yang ketumpatannya bergantung pada ketulenannya, terdapat di alam semula jadi dalam kuantiti yang agak besar. Kira-kira 600 ribu tan bahan ini dilombong setiap tahun di seluruh dunia. Terbesarrizabnya tertumpu di Mexico, Republik Czech, China, Ukraine, Brazil, Rusia, Kanada dan Korea Selatan.

Sejak zaman purba, deposit grafit membangkitkan minat manusia. Hari ini, sumber semula jadi ini sedang dibangunkan untuk menyediakan industri dengan bahan dengan kualiti yang diperlukan. Grafit ditemui dalam granit, batu berkapur, mika atau gneiss dalam bentuk kemasukan berserabut atau kristal. Perlombongan dijalankan dengan kaedah tambang terbuka dan bawah tanah.

Kos grafit

Grafit, ketumpatan dan ketulenan yang mempengaruhi nilainya, kini dijual pada harga yang agak berpatutan. Ini dipengaruhi oleh saiz kristalnya, serta kandungan karbon. Semakin tinggi ia, semakin mahal grafit. Dengan kandungan karbon yang cukup tinggi, sifat fizikal bahan meningkat. Ini bernilai kepada industri dalam pelbagai jenis industri.

Hari ini purata kos grafit ialah kira-kira 45 rubel/kg. Jika ia diproses secara buatan, kos meningkat dengan ketara. Selain itu, harga mineral semula jadi bergantung pada lokasi deposit.

Mengenai sifat dan ciri utama grafit, kita boleh membuat kesimpulan bahawa kedua-dua kos dan kualiti teknikal bahan bergantung pada ketumpatannya. Oleh itu, mineral yang dilombong secara semula jadi tertakluk kepada pemprosesan seterusnya. Ini meningkatkan kualitinya.