Grafit: densitet, egenskaper, applikationsfunktioner och typer

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Grafit är ett ämne som förekommer naturligt. Detta är en av modifieringarna av kol, som kännetecknas av ett visst kristallgitter. Detta bestämmer egenskaperna som grafit har. Kol förekommer i naturen i två huvudformer. Dessa är grafit och diamant. Deras kemiska formel är identisk, men deras fysikaliska egenskaper är radik alt olika.

Det är strukturen hos kristallgittret som påverkar dessa egenskaper. Den har fria elektroner som bestämmer materiens fysikaliska egenskaper. Grafit, vars densitet, typer och omfattning är intressant för många industrier, är värt att överväga mer i detalj.

Grundläggande funktioner

Grafit är en grå substans med en metallisk glans. Den har en hög värmeledningsförmåga (3,55 W/grad/cm). På grund av detta används grafit aktivt i olika industrier. Denna siffra är högre än för en tegelsten, vilket förklaras av närvaron av mobila elektroner i kristallgittret. De bidrar också till god elektrisk ledningsförmåga. I alla aggregationstillstånd kännetecknas detta ämne av låg strömresistans (från 0,4 till 0,6 ohm).

Grafit är ett inert ämne som inte löses upp av kemiskt aktiva komponenter. Detta är endast möjligt när det kommer in i mediet av smält metall med hög kokpunkt. Grafit under sådana förhållanden smälter fullständigt och bildar karbider.

Låg friktionskoefficient och hög smältpunkt ger goda tätningsegenskaper. Densiteten för grafit (kg/m3) är 2,23. Men samtidigt böjs och skär materialet bra.

Structure

Med tanke på grafitens densitet, såväl som egenskaper och typer, är det nödvändigt att vara uppmärksam på dess struktur. Detta är ett skiktat ämne. Dess kolatomer radas upp i ett bikakeliknande kristallgitter. Hexagoner i ett lager passar tätt ihop. Relationen mellan varje nivå är dock svag. Det är denna funktion som gör det enkelt att bryta grafit.

På Mohs-skalan är materialets hårdhet en. Som jämförelse är denna indikator 10 för diamant och 5 för porslinsstengods. Vid en temperatur på 1500 ° C, enligt forskare, kan kristallgittret av grafit omvandlas till diamant.

Under industriell bearbetning förändras materiens struktur. Samtidigt har olika kvaliteter av grafit olika egenskaper. Om det extraherade materialet inte har bearbetats på konstgjord väg är det en naturlig typ av ämne.

Natural Graphite

Grafit, vars densitet och egenskaper skiljer sig markant beroende på tillverkarens märke, finns i naturliga förhållanden i 2 huvudvarianter. Första typenkallas hexagonal. Den har ett kristallgitter där hälften av atomerna i varje lager är ovanför och under mitten av hexagonen.

Den andra modifieringen är romboedrisk. Vart fjärde lager upprepar det första. Denna modifiering sker i naturen endast i form av föroreningar. Om detta ämne värms upp till en temperatur av 2500-3300 K, kommer dess kristallgitter att förvandlas till ett sexkantigt. Under naturliga förhållanden återfinns materialet oftare i denna form.

Composition

I naturen finns aldrig grafit i sin rena form. Den innehåller en ganska stor mängd aska (ibland upp till 20%). Den består av många olika föreningar (FeO, MgO, CuO, CaO, etc.). Upp till 2% av massan i naturlig grafit kan upptas av gaser. Bitumen och vatten kan också förekomma.

Grafitpulvrets täthet varierar beroende på dispersionen, närvaron av porer. Ovanstående värde kan reduceras till 2,09 kg/m3. Grafit är fet vid beröring. Om du tar det med händerna kommer ett karakteristiskt märke att finnas kvar på fingrarna. Därför skapas stavar för en enkel penna av sådant material. Det lämnar ett tydligt märke på papper.

Konstgjord grafit

För produktion är det mycket viktigt att överväga vad grafitens densitet är. Fysiken gör det klart att ju större densiteten av detta ämne är, desto större är dess värmeledningsförmåga. Konstgjord grafit kännetecknas av hög renhet (upp till 99%). Det ökar också materialets densitet avsevärt.

Framställning av raffinerad grafit utförs av termokemiska och termomekaniska influenser. För varje produktionsgren produceras ett ämne med en viss uppsättning kvaliteter. Detta gör det möjligt att möta industrins behov inom grafit med givna fysiska egenskaper.

Märkning av konstgjorda ämnen inkluderar en uppdelning av materi altyper efter destination. Det finns gjuteri, elektrokol, batteri, elementär, smörjande och penna grafit. Det finns också specialkvaliteter som används i kärnreaktorer.

Tillämpningsomfattning

Under produktionen ställs vissa egenskaper hos grafit in. Användningen av detta ämne är helt upp till dem. Grafit används inom metallurgi vid tillverkning av eldfasta formar eller skänkar, behållare. I gjutningsprocessen används pulvret från det presenterade ämnet som smörjmedel. En av komponenterna i eldfast tegel är också grafit. Det tillsätts till blandningen vid tillverkning av plast.

Detta material används också för tillverkning av elektriska apparater. Detta underlättas av ämnets elektriskt ledande egenskaper.

Grafitpennor är kanske kända för alla. Detta material används också vid tillverkning av vissa typer av färger. I det här fallet är det svart (och inte grå) grafit som används. Denna färg har rostskyddsegenskaper.

Konstgjorda diamanter erhålls från det presenterade naturliga mineralet. De används närtillverkning av kraftiga skärverktyg. Inom maskinteknik fungerar grafitpulver som material för lager, såväl som kolv- och tätningsringar. Som smörjmedel är det lämpligt för bearbetning av cykelkedjor, bilfjädrar, dörrgångjärn.

Även många läkemedel innehåller grafit.

Matapplikationer

Det presenterade ämnet används också i stor utsträckning inom livsmedelsindustrin. För att göra detta, under produktionen, genomgår den viss bearbetning. Densiteten av järn, etylalkohol, grafit och socker är av uppenbara skäl annorlunda. Men det presenterade materialet kan både innehålla och ingå i vissa ämnen. Det finns i paraffiner, estrar, alkohol och till och med socker.

Detta kan verifieras med ett enkelt experiment. Först måste du ta en bit socker. Den läggs på ett hårt lock och täcks med ett lock (du kan använda en fingerborg). Sedan värms metallen som sockret täcks med kraftigt upp. Med tiden kommer skarp rök att komma ut under fingerborgen. Om du tar med en tändsticka kommer gasen att brinna.

När röken slutar släppas ut kan du ta bort fingerborgen. Det finns en svart massa på locket. Det här är kol. Det är kolet som grafit är gjord av.

Att vara i naturen

Grafit, vars densitet beror på dess renhet, finns i naturen i ganska stora mängder. Cirka 600 tusen ton av detta ämne bryts årligen över hela världen. Den störstadess reserver är koncentrerade till Mexiko, Tjeckien, Kina, Ukraina, Brasilien, Ryssland, Kanada och Sydkorea.

Sedan urminnes tider har grafitavlagringar väckt mänsklighetens intresse. Idag utvecklas dessa naturresurser för att förse industrin med material med de kvaliteter som krävs. Grafit finns i graniter, kalkstenar, glimmer eller gnejs i form av fibrösa eller kristallina inneslutningar. Gruvbrytning utförs med dagbrott och underjordiska metoder.

Grafitkostnad

Grafit, vars densitet och renhet påverkar dess värde, säljs nu till ganska rimliga priser. Detta påverkas av storleken på dess kristaller, såväl som kolh alten. Ju högre den är, desto dyrare är grafit. Med en tillräckligt hög kolh alt ökar materialets fysikaliska egenskaper. Detta är värdefullt för industrin i en mängd olika branscher.

I dag är den genomsnittliga kostnaden för grafit cirka 45 rubel/kg. Om den bearbetades på konstgjord väg ökar kostnaden avsevärt. Priset på ett naturligt mineral beror också på platsen för fyndigheten.

När vi är bekanta med grafitens huvudsakliga egenskaper och egenskaper kan vi dra slutsatsen att både kostnaden och materialets tekniska egenskaper beror på dess densitet. Därför är mineralet som bryts i naturen föremål för efterföljande bearbetning. Detta förbättrar dess kvaliteter.