Φυσικός γραφίτης έναντι συνθετικού γραφίτη: Γρανίτης: Σύγκριση σε βάθος

Ο γραφίτης είναι μια ένωση πολλαπλών χρήσεων που χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες, όπως η ενέργεια, τα λιπαντικά, τα ηλεκτρονικά και άλλες. Ωστόσο, οι περισσότεροι άνθρωποι δεν γνωρίζουν ότι διατίθεται σε δύο μορφές: φυσικό γραφίτη και συνθετικό γραφίτη. Αυτός ο οδηγός κάνει μια συγκριτική ανάλυση των δύο τύπων γραφίτη. Σας παρέχει σαφήνεια σχετικά με τις συνθέσεις, τις εφαρμογές και την κατασκευή τους.

Επισκόπηση του γραφίτη της φύσης

Ο φυσικός γραφίτης είναι μια οργανική ένωση που αποτελείται κυρίως από άνθρακα. Όταν υλικό πλούσιο σε άνθρακα εκτίθεται σε υψηλή πίεση και θερμότητα στο εσωτερικό του πετρώματος, σχηματίζεται γραφίτης. Η διαδικασία αυτή χρειάζεται εκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρωθεί.

Οι ανθρακωρύχοι εξορύσσουν φυσικό γραφίτη από τη γη σε διάφορες μορφές. Ωστόσο, οι τρεις κύριες μορφές φυσικού γραφίτη περιλαμβάνουν:

Άμορφο

Ο άμορφος γραφίτης έχει άτακτη δομή λόγω της τυχαίας διάταξης των ατόμων άνθρακα. Αυτός ο φυσικός γραφίτης σχηματίζεται λόγω της μεταμόρφωσης εξ επαφής μεταξύ μιας ανθρακικής ραφής άνθρακα και ενός παράγοντα μεταμόρφωσης, όπως το μάγμα ή η τεκτονική πίεση.

Νιφάδες

Ο φυσικός νιφάδες γραφίτη σχηματίζονται όταν ο άνθρακας εκτίθεται σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία. Οι νιφάδες προέρχονται γενικά από αποθέσεις μεταμορφωμένων πετρωμάτων. Αυτή η μορφή γραφίτη είναι λεπτή, επίπεδη και διαθέτει ένα εξαγωνικό στρώμα.

Κρυσταλλική

Ο κρυσταλλικός γραφίτης είναι γνωστός για την κανονική ατομική του δομή. Τα άτομα άνθρακα αυτού του γραφίτη είναι διατεταγμένα σε εξαγωνικό πλέγμα.

Επισκόπηση του συνθετικού γραφίτη

Ο συνθετικός γραφίτης είναι μια τεχνητή ένωση που παρασκευάζεται σε εργοστάσιο. Αυτός ο τεχνητός γραφίτης σχηματίζεται όταν υλικά που περιέχουν άνθρακα, όπως το κοκ, η πίσσα πίσσας άνθρακα κ.λπ., εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες σε κλίβανο.

Σε αντίθεση με τον φυσικό γραφίτη, η ένωση αυτή έχει ακριβείς ιδιότητες. Δεδομένου ότι είναι τεχνητό, μπορείτε να ελέγξετε το μέγεθος των κόκκων, την καθαρότητα και την πυκνότητά του.

Η εμφάνιση του συνθετικού γραφίτη είναι πιο σταθερή. Επιπλέον, οι νιφάδες του είναι πιο μαλακές από εκείνες του φυσικού γραφίτη.

Ας συγκρίνουμε διάφορες πτυχές του φυσικού γραφίτη και του συνθετικού γραφίτη.

Φυσικός γραφίτης έναντι συνθετικού γραφίτη: Γρανίτης: Σύγκριση διαφορετικών παραγόντων

Σύνθεση

Ο φυσικός γραφίτης αποτελείται από άνθρακα και διάφορες προσμίξεις. Βρίσκεται κυρίως σε μεταμορφωμένα πετρώματα. Ο γραφίτης σχηματίζεται λόγω της μεταμόρφωση από υλικό πλούσιο σε άνθρακα.

Η περιεκτικότητα σε άνθρακα στο φυσικό γραφίτη κυμαίνεται μεταξύ 15% και 95%. Η υπόλοιπη σύνθεση μπορεί να είναι τέφρα, σίδηρος, πυρίτιο, θείο κ.λπ.

Ο συνθετικός γραφίτης, από την άλλη πλευρά, περιέχει άνθρακα 99%. Τα υπόλοιπα 1% περιέχουν πτητικά υλικά και τέφρα.

Χρώμα

Η απόχρωση του φυσικού γραφίτη κυμαίνεται από σκούρο γκρι έως μαύρο. Μπορείτε επίσης να παρατηρήσετε μια μεταλλική γυαλάδα πάνω του.

Γενικά, αυτή η διαφοροποίηση του χρώματος οφείλεται σε προσμίξεις που υπάρχουν στον γραφίτη. Αυτή η μορφή γραφίτη είναι σχετικά πιο αδιαφανής.

Το χρώμα του συνθετικού γραφίτη είναι πιο σκούρο λόγω της υψηλής καθαρότητας. Δεδομένου ότι πρόκειται για ένωση που παρασκευάζεται στο εργαστήριο, έχει σταθερή εμφάνιση. Επίσης, έχει ομοιόμορφη και λεία επιφάνεια.

Κατασκευή

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι εταιρείες εξάγουν φυσικό γραφίτη από ορυχεία και λατομεία. Αυτή η πρώτη ύλη υποβάλλεται σε διάφορες επεξεργασίες για τη βελτίωση της ποιότητάς της. Οι διεργασίες αυτές εξαλείφουν τις ακαθαρσίες από το γραφίτη και διατηρούν το μέγεθος των σωματιδίων του.

Οι χημικοί μηχανικοί θερμαίνουν τον οπτάνθρακα πετρελαίου ή την πίσσα πίσσας άνθρακα σε θερμοκρασίες άνω των 2.500 βαθμών Κελσίου. Αυτό γραφιτοποίηση διαδικασία μετατρέπει τα υλικά άνθρακα σε γραφίτη.

Επιπλέον, εξασφαλίζει κρυσταλλική δομή στον συνθετικό γραφίτη λόγω των ευθυγραμμισμένων ατόμων άνθρακα.

Χημικές ιδιότητες

Ο φυσικός γραφίτης παραμένει σταθερός σε θερμοκρασία δωματίου. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι χημικά αδρανής. Αυτό σημαίνει ότι ο γραφίτης δεν αντιδρά σε οξέα, αλκάλια και άλλους διαλύτες. Ωστόσο, ο οργανικός γραφίτης μπορεί να οξειδωθεί σε θερμοκρασίες γύρω στους 600 °C.

Ο συνθετικός γραφίτης έχει εξαιρετικά υψηλή ανοχή έναντι των χημικών ουσιών. Η υψηλή πυκνότητά του και το χαμηλό πορώδες τον καθιστούν ανθεκτικό σε διάφορους τύπους ουσιών.

Φυσικές ιδιότητες/πυκνότητα

Η πυκνότητα του φυσικού γραφίτη κυμαίνεται μεταξύ 1,5 και 1,8 g/cm³, ανάλογα με τον τύπο του. Οι νιφάδες και ο άμορφος γραφίτης μπορεί να έχουν μικρές παραλλαγές στη δομή και τη σύνθεσή τους.

Ο συνθετικός γραφίτης είναι ελαφρώς πυκνότερος από τον φυσικό. Η στερεότητά του κυμαίνεται μεταξύ 1,6 και 1,9 g/cm³. Επιπλέον, καθώς το επίπεδο καθαρότητας είναι υψηλότερο σε αυτόν τον γραφίτη, έχει καλύτερη θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Τιμή

Η τιμή του γραφίτη μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με διάφορους παράγοντες. Ανάλογα με τον τύπο, την ποιότητα και τη ζήτηση στην αγορά, η τιμή του φυσικού γραφίτη μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 500 και 2000 δολαρίων ΗΠΑ ανά τόνο.

Ο συνθετικός γραφίτης είναι ακριβός. Η τιμή του ξεκινά από 3.000 δολάρια ΗΠΑ ανά τόνο. Το κόστος ορισμένων συνθετικών ποιοτήτων υψηλής ποιότητας μπορεί να φθάσει τα 20.000 δολάρια ανά τόνο.

Φυσικός γραφίτης έναντι συνθετικού γραφίτη: .

Φυσικός γραφίτης

Πυρίμαχα υλικά

Ο φυσικός γραφίτης χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή τούβλων και χωνευτηρίων. Εκτός από αυτό, μπορείτε να παρατηρήσετε τη χρήση του στην κατασκευή καλουπιών σε βιομηχανίες όπως ο χάλυβας και το γυαλί. Εξάλλου, έχει υψηλή αντοχή στη θερμότητα.

Λιπαντικά

Ο φυσικός γραφίτης διαθέτει μια ολισθηρή δομή στρώσεων. Ως αποτέλεσμα, οι εταιρείες τον χρησιμοποιούν σε λιπαντικά και γράσα ως κύριο συστατικό.

Μολύβια

Ο φυσικός γραφίτης χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή μολυβδόβουλων. Εξάλλου, η ένωση αυτή αφήνει ένα σημάδι στο χαρτί.

Μπαταρίες

Οι κατασκευαστές μπαταριών χρησιμοποιούν φυσικό γραφίτη ως υλικό ανόδου σε ορισμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Είναι σύνηθες σε μπαταρίες χαμηλότερου κόστους που δεν χρειάζονται τόσο μεγάλη ισχύ ή απόδοση.

Χυτήριο

Ο φυσικός γραφίτης είναι ένα βασικό συστατικό στη βιομηχανία χύτευσης και χυτηρίου. Οι εταιρείες τον χρησιμοποιούν ως παράγοντα διαχωρισμού για να αποτρέψουν την προσκόλληση των καλουπιών στο μέταλλο κατά τη χύτευση.

Επενδύσεις φρένων

Ο φυσικός γραφίτης έχει εξαιρετικές ιδιότητες τριβής. Κατά συνέπεια, οι αυτοκινητοβιομηχανίες τον χρησιμοποιούν για την κατασκευή επενδύσεων φρένων και παρεμβυσμάτων.

Εφαρμογές του συνθετικού γραφίτη

Ηλεκτρόδια

Ο συνθετικός γραφίτης είναι ικανός να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, είναι ιδιαίτερα αγώγιμος. Κατά συνέπεια, οι κατασκευαστές ηλεκτροδίων τον χρησιμοποιούν για την κατασκευή ηλεκτρόδια γραφίτη για κλιβάνους ηλεκτρικού τόξου.

Μπαταρίες ιόντων λιθίου

Ο συνθετικός γραφίτης χρησιμοποιείται ως υλικό ανόδου σε μπαταρίες ιόντων λιθίου για ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Αυτός ο γραφίτης είναι πιο καθαρός και πιο συνεπής στη δομή του, γεγονός που βελτιώνει την απόδοση της μπαταρίας.

Κυψέλες καυσίμου

Ο συνθετικός γραφίτης χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή διπολικών πλακών σε κυψέλες καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC).

Πυρηνική βιομηχανία

Αυτός ο τεχνητός συνθετικός γραφίτης έχει υψηλή θερμική σταθερότητα. Οι πυρηνικοί μηχανικοί τον χρησιμοποιούν ως ρυθμιστή και ανακλαστήρα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Ο συνθετικός γραφίτης επιβραδύνει τα νετρόνια και διατηρεί την πυρηνική σχάση.

Συμπέρασμα

Αυτή είναι μια ολοκληρωμένη ματιά στο πώς ο φυσικός γραφίτης συγκρίνεται με τον συνθετικό γραφίτη. Και οι δύο είναι πολύτιμες ενώσεις που χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες.

Ο γραφίτης Nature είναι προσιτός και κατάλληλος για εφαρμογές όπου δεν απαιτείται υψηλή καθαρότητα γραφίτη. Αντίθετα, ο συνθετικός γραφίτης είναι ακριβός. Ωστόσο, είναι κατάλληλος για εφαρμογές που χρειάζονται την πιο καθαρή μορφή γραφίτη. Εξάλλου, παρέχει σταθερή απόδοση.