Grafit: gustoća, svojstva, značajke i vrste primjene

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Grafit je tvar koja se javlja prirodno. Ovo je jedna od modifikacija ugljika, koju karakterizira određena kristalna rešetka. To određuje svojstva koja ima grafit. Ugljik se u prirodi pojavljuje u dva glavna oblika. To su grafit i dijamant. Njihova kemijska formula je identična, ali su njihova fizička svojstva radikalno različita.

Na ove karakteristike utječe struktura kristalne rešetke. Ima slobodne elektrone koji određuju fizička svojstva tvari. Grafit, čija su gustoća, vrste i opseg zanimljivi za mnoge industrije, vrijedi detaljnije razmotriti.

Osnovne značajke

Grafit je siva tvar s metalnim sjajem. Ima visoku toplinsku vodljivost (3,55 W/deg./cm). Zbog toga se grafit aktivno koristi u raznim industrijama. Ova brojka je veća od one kod cigle, što se objašnjava prisutnošću mobilnih elektrona u kristalnoj rešetki. Oni također doprinose dobroj električnoj vodljivosti. U svim stanjima agregacije, ovu tvar karakterizira niska strujna otpornost (od 0,4 do 0,6 ohma).

Grafit je inertna tvar koja se ne otapa u kemijski aktivnim komponentama. To je moguće samo kada uđe u medij rastaljenog metala s visokim vrelištem. Grafit se u takvim uvjetima potpuno topi, stvarajući karbide.

Niski koeficijent trenja i visoka točka taljenja rezultiraju dobrim svojstvima brtvljenja. Gustoća grafita (kg/m3) je 2,23. Ali u isto vrijeme, materijal se dobro savija i reže.

Struktura

S obzirom na gustoću grafita, kao i svojstva i vrste, potrebno je obratiti pažnju na njegovu strukturu. Ovo je slojevita tvar. Njegovi atomi ugljika nižu se u kristalnu rešetku nalik saću. Šesterokuti u jednom sloju čvrsto pristaju jedan uz drugi. Međutim, odnos između svake razine je slab. Upravo ova značajka olakšava razbijanje grafita.

Na Mohsovoj ljestvici, tvrdoća materijala je jedan. Za usporedbu, ovaj pokazatelj je za dijamant 10, a za porculanski kamen 5. Na temperaturi od 1500 ° C, prema znanstvenicima, kristalna rešetka grafita može se transformirati u dijamant.

Tijekom industrijske obrade mijenja se struktura materije. U isto vrijeme, različite vrste grafita imaju različita svojstva. Ako ekstrahirani materijal nije umjetno obrađen, to je prirodna vrsta tvari.

Prirodni grafit

Grafit, čija se gustoća i svojstva značajno razlikuju ovisno o marki proizvođača, nalazi se u prirodnim uvjetima u 2 glavne varijante. Prva vrstanazvana heksagonalna. Ima kristalnu rešetku u kojoj je polovica atoma u svakom sloju iznad i ispod središta šesterokuta.

Druga modifikacija je romboedarska. Svaki četvrti sloj ponavlja prvi. Ova se modifikacija u prirodi javlja samo u obliku nečistoća. Ako se ova tvar zagrije na temperaturi od 2500-3300 K, tada će se njezina kristalna rešetka pretvoriti u šesterokutnu. U prirodnim uvjetima, materijal se češće nalazi u ovom obliku.

Sastav

U prirodi se grafit nikada ne nalazi u svom čistom obliku. Sadrži prilično veliku količinu pepela (ponekad i do 20%). Sastoji se od mnogo različitih spojeva (FeO, MgO, CuO, CaO, itd.). Do 2% mase prirodnog grafita mogu zauzeti plinovi. Bitumen i voda također mogu biti prisutni.

Gustoća grafitnog praha varira ovisno o disperziji, prisutnosti pora. Gornja vrijednost može se smanjiti na 2,09 kg/m3. Grafit je mastan na dodir. Ako ga uzmete rukama, na prstima će vam ostati karakterističan trag. Stoga su od takvog materijala stvorene šipke za jednostavnu olovku. Ostavlja jasan trag na papiru.

Umjetni grafit

Za proizvodnju je vrlo važno uzeti u obzir kolika je gustoća grafita. Fizika jasno daje do znanja da što je veća gustoća ove tvari, to je veća njezina toplinska vodljivost. Umjetni grafit karakterizira visoka čistoća (do 99%). Također uvelike povećava gustoću materijala.

Proizvodnja rafiniranog grafita vrši se termokemijskim i termomehaničkim utjecajima. Za svaku granu proizvodnje proizvodi se tvar s određenim skupom kvaliteta. To omogućuje zadovoljavanje potreba industrije u grafitu sa zadanim fizičkim karakteristikama.

Označavanje umjetnih tvari uključuje raščlambu vrsta materijala prema odredištu. Postoje ljevaonički, elektrougljični, baterijski, elementarni, maziv i grafit za olovke. Postoje i posebne klase koje se koriste u nuklearnim reaktorima.

Opseg primjene

Tijekom proizvodnje postavljaju se određena svojstva grafita. Korištenje ove tvari u potpunosti ovisi o njima. Grafit se koristi u metalurgiji u proizvodnji vatrostalnih kalupa ili kutlača, posuda. U procesu lijevanja, prah iz predstavljene tvari koristi se kao mazivo. Jedna od komponenti vatrostalnih opeka je i grafit. Dodaje se u smjesu u proizvodnji plastike.

Ovaj materijal se također koristi za proizvodnju kontakata za električne uređaje. To je olakšano električnim vodljivim svojstvima tvari.

Grafitne olovke poznate su, možda, svakoj osobi. Ovaj materijal se također koristi u proizvodnji nekih vrsta boja. U ovom slučaju se koristi crni (a ne sivi) grafit. Ova boja ima svojstva protiv korozije.

Umjetni dijamanti dobiveni su od predstavljenog prirodnog minerala. Koriste se kadaproizvodnja teških reznih alata. U strojarstvu grafitni prah djeluje kao materijal za ležajeve, kao i klipne i brtvene prstenove. Kao mazivo, pogodan je za obradu lanaca bicikla, opruga za automobile, šarki vrata.

Čak i mnogi lijekovi sadrže grafit.

Prijave za hranu

Predstavljena tvar također se široko koristi u prehrambenoj industriji. Da biste to učinili, tijekom proizvodnje prolazi kroz određenu obradu. Gustoća željeza, etilnog alkohola, grafita i šećera, iz očitih razloga, je različita. Ali predstavljeni materijal može sadržavati i biti dio nekih tvari. Nalazi se u parafinima, esterima, alkoholu, pa čak i šećeru.

To se može potvrditi jednostavnim eksperimentom. Prvo morate uzeti komad šećera. Stavlja se na tvrdi poklopac i pokriva čepom (možete koristiti naprstak). Zatim se metal kojim je prekriven šećer jako zagrije. S vremenom će ispod naprstka izaći oštar dim. Ako mu prinesete šibicu, plin će izgorjeti.

Kada dim prestane izlaziti, možete ukloniti naprstak. Na poklopcu je crna masa. Ovo je ugljen. To je ugljik od kojeg se grafit sastoji.

Biti u prirodi

Grafit, čija gustoća ovisi o njegovoj čistoći, nalazi se u prirodi u prilično velikim količinama. Godišnje se u cijelom svijetu iskopa oko 600 tisuća tona ove tvari. Najvećinjegove rezerve koncentrirane su u Meksiku, Češkoj, Kini, Ukrajini, Brazilu, Rusiji, Kanadi i Južnoj Koreji.

Od davnina, ležišta grafita izazivala su interes čovječanstva. Danas se ti prirodni resursi razvijaju kako bi se industrija opskrbila materijalima potrebnih kvaliteta. Grafit se nalazi u granitima, vapnenačkim stijenama, liskunu ili gnajsu u obliku vlaknastih ili kristalnih inkluzija. Rudarstvo se izvodi otvorenim i podzemnim metodama.

Cijena grafita

Grafit, čija gustoća i čistoća utječu na njegovu vrijednost, sada se prodaje po prilično razumnim cijenama. Na to utječe veličina njegovih kristala, kao i sadržaj ugljika. Što je veći, to je grafit skuplji. S dovoljno visokim sadržajem ugljika povećavaju se fizička svojstva materijala. Ovo je vrijedno za industriju u raznim industrijama.

Danas je prosječna cijena grafita oko 45 rubalja/kg. Ako je umjetno obrađen, trošak se značajno povećava. Također, cijena prirodnog minerala ovisi o mjestu ležišta.

Upoznavajući se s glavnim svojstvima i karakteristikama grafita, možemo zaključiti da i cijena i tehničke kvalitete materijala ovise o njegovoj gustoći. Stoga je mineral iskopan u prirodi podložan naknadnoj preradi. To poboljšava njegove kvalitete.