Каталог
  

Строение графит


Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Структура графита состоит из непрерывного ряда слоев, параллельных основной плоскости гексагонально связанных атомов углерода. Расстояние между углеродными атомами в плоскости равно 1 42 А; между соседними слоями - 3 345 А, между плоскостями, идентично расположенными, - 6 69 А. На рис. 1 а показан слой данного типа. В нормальной структуре упаковка слоев соответствует кристаллу гексагональной симметрии. В объемном виде подобная структура представлена на рис, 1, б, а на рис. 2, а и в даны две разные проекции структуры. Легко видеть, что возможно и третье эквивалентное положение с.  [1]

Структура графита ( рис. 1.22) является типичным примером слоистой решетки. Слои образованы рядом параллельных плоских сеток, состоящих из атомов углерода, расположенных в вершинах правильных шестиугольников с длиной стороны, равной 1 42 А. Внутри слоя атомы углерода связаны ковалентной связью. Расстояние между слоями в 2 36 раза больше, чем расстояние между соседними атомами внутри слоя, и равно 3 35 А. Этим объясняется чрезвычайно легкое скольжение графита в плоскостях, параллельных слоям.  [2]

Структура графита изображена на рис. 53, из которого видно, что пространственное расположение атомов углерода в графите аналогично расположению их в высокомолекулярных ароматических углеводородах.  [3]

Структура графита является примером слоистой структуры: параметры решетки по оси с и по осям, лежащим в плоскости слоев, различаются очень сильно-у графита с 3 39 А, а - 1 42 А.  [4]

Плоская тре - [ IMAGE ] Тетраэдрическая группа ВО.  [5]

Структура графита является прототипом структуры нитрида бора. Сходство этих структур заключается в их слоистости и одинаковом узоре атомных сеток. Долгое время считалось, что эти два вещества полностью изоструктурны, но недавно Пизом было показано, что взаимное расположение соседних слоев в нитриде бора отличается от их расположения в графите. Однако это различие в расположении слоев все же не затрагивает графитовой структуры и валентной схемы в атомных сетках нитрида бора.  [6]

Структура графита.  [7]

Структура графита изображена на рис. 53, из которого видно, что пространственное расположение атомов углерода в графите аналогично расположению их в высокомолекулярных ароматических углеводородах.  [8]

Структура графита существенно отличается от структуры алмаза. Атомы углерода в графите расположены отдельными слоями, образованными из плоских шестиугольников. Расстояние между ближайшими атомами двух соседних слоев равно 3 40А и более чем в два раза превышает кратчайшее расстояние между атомами углерода в плоском слое. Поэтому графит имеет меньшую плотность по сравнению с алмазом, легко расщепляется на тонкие чешуйки, характеризуется резко выраженной анизотропией многих свойств.  [9]

Структура графита в чугуне имеет большее значение, чем металлическая матрица. При наличии грубого графита чугун склонен к росту и в процессе многократного нагрева при обжиге грунта и эмали его к. Поэтому предварительный отжиг чугунной отливки на ферритную структуру не всегда оправдывается. В какой-то мере это связано с содержанием кремния в чугуне и, следовательно, со степенью его эвтектичности.  [10]

Структура графита была установлена методом дифракции рентгеновских лучей на кристаллическом порошке ( Дебай и Шеррер, 1917) ( стр.  [11]

Структура графита определяет сильную анизотропию физико-химических свойств вдоль параллельных и перпендикулярных направлений к поверхности кристалла. Так, удельное сопротивление монокристаллов цейлонского графита в направлениях, перпендикулярном и параллельном оси с ( см. рис. 3), составляет 0 4 и 50 Ом - мм2 / м соответственно.  [12]

Структуру графита и величину первичного зерна, как уже указывалось, можно регулировать обработкой чугуна в жидком состоянии и особенно эффективное влияние оказывает его модифицирование. При изменении типа модификатора изменяется величина зерна и характер структуры графита. Каждая кривая на рис. 79 представляет собой усредненные значения прочности на изгиб для чугунов с определенной - структурой. В чугуне, модифицированном силикокальцием ( рис. 79, 3), графит еще крупнее ( ГФ 4), но равномерный по всему сечению. Чугуны, модифицированные силикокальцием и предварительно раскисленные алюминием, имеют примерно такую же структуру графита, как и модифицированные ферросилицием, но она более однородна, а зерно более мелкое.  [13]

Эта структура графита резко отличает его от алмаза - другой аллотропной формы углерода, в которой атомы расположены симметрично. В алмазе каждый атом углерода имеет четырех ближайшмх соседей на расстоянии 1 54 А, расположенных в вершинах правильного тетраэдра и соединенных с ними одинаковыми прочными связями.  [14]

Такая структура графита резко отличает его от алмаза - другой аллотропной формы углерода, в которой атомы расположены более симметрично. В алмазе каждый атом находится в центре правильного тетраэдра, в вершинах которого расположены четыре ближайших соседних атома ( на расстоянии 1 54 А), соединенных с ним одинаковыми очень прочными гомео-полярными связями.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

СТРУКТУРА ГРАФИТА

Подробности или с/2) равно 0,335 нм. В каждом слое атомы углерода образуют сетку правильных гексагонов с расстоянием с-с, равным 0,142 нм. Энергия углерод-углеродных связей в слое равна 420...460 кДж/моль. Энергия межслоевых связей определена равной 42 кДж/моль. Согласно идеализированной кристаллической структуре, предложенной Берналом [10], атомы углерода в каждом слое располагаются точно над центром правильных гексагонов в соседнем верхнем слое (рис. 1.4), причем порядок упаковки выражается чередованием слоев ab ab ab. Рис. 1.4. Гексагональная структура графита Это означает, что по отношению к некоторой фиксированной оси с третий слой имеет точно такое же расположение атомов, что и первый, и т.д. Подобная структура соответствует гексагональной структуре с четырьмя атомами углерода в элементарной ячейке. В другой идеализированной ромбоэдрической решетке были обнаружены такие же слои шестигранных сеток, однако каждый третий слой находится в таком отношении ко второму, в каком второй находится к первому (рис. 1.5). Поэтому вдоль оси с получается сле-Ь дующая последовательность слоев: abc, abc. Относительное содержание этой модификации из-за смещения слоев изменяется при механической и химической обработке графита. Почти полное отсутствие ромбоэдрической упаковки слоев в искусственном графите и переход ромбоэдрической структуры в гексаго-Рис. 1.5. Ромбоэдрическая нальную при нагревании до температуры структура графита 2000 - 3000°С свидетельствуют о большей стабильности последней модификации [10]. Внутри каждого слоя атомы углерода соединены прочными ковалентными 5/г-гибридными связями. Из четырех валентных электронов углерода три участвуют в образовании а-связи, а четвертый — 7г-связи. Плоскости представляют собой систему сопряженных связей углерода, благодаря чему графит обладает рядом специфических свойств, и в частности высокой теплостойкостью. Расстояние между соседними слоями велико, и связь между ними слабая (примерно 4 ккал/г-атом) - по типу связи Ван-дер-Ваальса. Подобная структура предопределяет сильную анизотропию физико-механических свойств вдоль параллельных и перпендикулярных направлений к поверхности чешуек графита. Кроме природного, известны искусственные графиты, получаемые различными способами. У широкого круга углеродных материалов - от ископаемых углей до природного графита - имеется одно и то же образование: двумерная плоская углеродная сетка. Процесс превращения двумерной структуры углеродных сеток в трехмерную составляет процесс графитации [И]. Большое разнообразие марок конструкционных графитов объясняется различием их макро- и микроструктуры. Рассматривая структуру искусственных графитов на микроуровне, можно выделить общий для всех графитов структурный элемент - кристаллит, трехмерно упорядоченная область, имеющая параметры кристаллической решетки. Кристаллит нельзя отождествлять с монокристаллом графита, так как его кристаллическая структура имеет значительное количество дефектов. Число дефектов в кристаллите и их характер связаны с его размерами. Свойства искусственных графитов, в первую очередь, определяются размерами кристаллитов, степенью их дефектности и их взаимным расположением, характеризующимся текстурой. На рис. 1.6 показана идеальная структура графита. В действительности, как и всяким кристаллическим телам, графиту могут быть присущи различные дефекты, подразумевающие нарушения периодичности структуры кристалла. Рис. 1.6. Схематическое изображение некоторых химических и структурных дефектов в графите Некоторые возможные структурные и химические дефекты в графите также изображены на рис. 1.6. Дефекты могут быть различных типов. Это прежде всего дефекты упаковки, дислокации, дефекты в связях решетки графита, внедрение чужеродных атомов в решетку графита, присутствие примесей. Гетероатомы могут не только внедряться в межслоевое пространство, но и занимать вакантные узлы в углеродных слоях.

kompositt.com.ua

Что такое графит? Формула, свойства и применение графита :

Если вас заинтересовал вопрос о том, что такое графит, вы должны знать, что он представляет собой минерал, который является представителем класса самородных элементов. Это модификация углерода. Структура является слоистой. Расположение слоев в кристаллической решетке разное, это позволяет формировать политипы.

Графит хоть и был известен с давних времен, но определенных сведений об истории его использования не удается получить из-за сходств с другими материалами по типу молибденита. Материал проводит электрический ток. При сравнении с алмазом обладает незначительной твердостью и мягкостью. После воздействия внушительных температур становится тверже, но обретает хрупкость.

Основные свойства

Что такое графит? Если вы тоже задались этим вопросом, то должны знать о некоторых физических свойствах. Например, плотность может достигать 2,23 г/см³. Что касается цвета, то он является темно-серым с металлическим блеском. Структура неплавкая, она устойчива при отсутствии воздуха к нагреванию.

На ощупь вещество скользкое и жирное. Природный графит содержит примеси глины в объеме 12% и окислы железа. В процессе трения происходит расслаивание на чешуйки, это свойство используется для производства карандашей. Что такое графит, вы не сможете узнать, если не ознакомитесь с основными характеристиками по типу теплопроводности. Она достигает 354,1 Вт/(м*К), а минимальное значение равно 100. Конкретная цифра зависит от марки, температуры, а также направления по отношению к базисным плоскостям.

Электрическая проводимость анизотропна. Коэффициент теплового расширения может составить700 К. Теплоемкость варьируется от 300 до 3000К. Графит возгорается при 3500 °C, переходя в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Но если одновременно с повышением температуры давление увеличивается до 1000 атмосфер, можно получить расплавленный материал.

Кристаллическая решетка

Кристаллическая решетка графита состоит из атомов углерода. Ей присуща слоистая структура, а шаг между слоями равен 0,335 нм. Атомы связаны с тремя другими атомами углерода.

Решетка может быть двух типов:

  • гексагональная;
  • ромбоэдрическая.

В каждом слое атомы углерода находятся напротив центров шестиугольников в соседних слоях. Их положение повторяется через один. Каждый расположен со сдвигом в горизонтальном направлении на 0,1418 нм

Химические и механические свойства

Задаваясь вопросом о том, что такое графит, вы должны ознакомиться с основными свойствами. Материал химически инертен, он не растворяется в веществах, кроме расплавленных металлов. Это касается тех, у которых высокое плавление. При разбавлении образуются карбиды, самыми важными из которых выступают соединения:

  • с бором;
  • кальцием;
  • железом;
  • титаном;
  • вольфрамом.

При обычных температурах соединить графит с другими веществами довольно трудно, но при воздействии внушительных температур происходит химическое соединение со многими элементами. Рассматривая свойства графита, вы выделите для себя еще и то, что материал не обладает эластичностью. Но его можно резать и изгибать. Проволока из него легко закручивается изгибается в спираль, а при вальцевании позволяет добиться 10-процентного удлинения.

При проверке проволоки на сопротивление на разрыв этот параметр составляет 2 кг/мм2, тогда как модуль изгиба эквивалентен 836 кг/мм2. Одними из важных свойств являются пластичность и жирность, которые позволили широко использовать материал в промышленности. С увеличением жирности уменьшается коэффициент трения. От этого зависит возможность использования в качестве смазочного материала. Сегодня применяется еще и способность прилипания графита к твердым поверхностям.

Оптические свойства

Среди свойств графита следует выделить еще и оптические. Коэффициент светопоглощения остается постоянным для всего спектра. На него не влияет температура лучеиспускания тела. Если рассматривать тонкие графитовые нити, то коэффициент светопоглощения будет равен 0,77. Этот параметр уменьшается до 0,55 с увеличением кристаллов графита.

Рассматривая чистый материал, вы отметите, что он обладает незначительным коэффициентом поглощения нейтронов и наивысшим коэффициентом замедления. Благодаря этому появилась возможность использования в атомных реакторах. Без графитовых электродов невозможно было бы развитие цветной и черной химической промышленности.

Областью применения графита является еще и футеровка электролизеров для получения алюминия. Материалы с высоким содержанием углерода используются для строительства электропечей и других тепловых агрегатов. Графит ложится в основу тиглей и лодочек для сверхтвердых сплавов.

Основные виды

Формула графита выглядит следующим образом: С. Его молярная масса составляет 12 г/моль. Вещество является простым. Это минерал, неметалл, он представляет собой аллотропную модификацию углерода. Среди основных видов следует выделить:

  • тигельный;
  • литейный;
  • аккумуляторный;
  • элементный;
  • для производства стержней;
  • электроугольный;
  • для изготовления смазок.

Первый используется для огнеупорных изделий, он отличается высокой теплопроводностью и устойчивостью к перепадам температур. Применение графита литейного кристаллического вида предусматривает использование материала при отливе деталей. Он имеет низкий коэффициент расширения и обладает прочностью при высоких температурах.

Аккумуляторная разновидность используется в качестве добавки, а также при производстве электродов. Среди основных характеристик – повышенные химические и технические свойства. При производстве стержней используется тонкодисперсный графит, который не содержит примесей железа. Для изготовления гальванических элементов применяется элементная разновидность, которая отличается высокой электро- и теплопроводностью. Серый графит применяется еще и для изготовления электропроводящей резины.

Искусственный графит

Формула графита вам известна, однако это не все, что следует знать, если вы занимаетесь изучением этого вещества. Например, сегодня производится искусственный графит, который может быть мелкозернистым, конструкционным, литейным или антифрикционным. Область использования достаточно широка.

Материал применяется при изготовлении электрических установок и машин, огнеупорных материалов, на производстве и в области горнодобывающей промышленности. Из искусственного графита изготавливаются краски, а также аккумуляторные батареи и покрытия. Незаменимо вещество в узконаправленных областях по типу ядерной промышленности.

В заключение

В последнее время интерес к описываемому минералу возрос. На основе его волокон изготавливаются материалы по типу углепластика, углеродных волокнистых сорбентов, композиционных материалов на основе углеродного волокна, а также углеродных волокнистых материалов. Особое внимание уделяется углепластику, который применяется в химической промышленности, а также машиностроении.

www.syl.ru


Смотрите также