¿Cuál es la fórmula química del grafito?

El grafito y su fórmula química

El grafito, al igual que el diamante y los nanotubos de carbono, es un alótropo del carbono. La fórmula química del grafito (símbolo ) es C. El C pertenece al grupo 14 de la tabla periódica. Está formado por átomos de carbono en capas con una estructura de red plana hexagonal y es un mineral no metálico. Estas capas pueden deslizarse fácilmente unas sobre otras, lo que hace que el grafito esté muy lubricado.

El grafito tiene dos formas de empaquetamiento: una es un sistema cristalino hexagonaly el otro es un sistema cristalino ortorrómbico. El sistema cristalino ortorrómbico representa 20%-30% de grafito naturaly se convertirá en un sistema cristalino hexagonal tras ser tratado a una temperatura elevada de 3000 grados Celsius. Los científicos creen que no existen cristales sustancialmente grafíticos con la estructura ideal.

Propiedades físicas del grafito

El color del grafito es gris oscuro, y el material es fino, blando y grasiento. La dureza es de 1-2, y la gravedad específica de 1,9-2,3. Bajo aislamiento de oxígeno, su punto de fusión es superior a 3000 grados Celsius, uno de los minerales más resistentes a la temperatura.

Además, su estructura en capas le confiere unas propiedades físicas únicas. Las débiles fuerzas de Van der Waals mantienen unidas las capas de carbono, lo que permite que se deslicen unas sobre otras con facilidad. Esta característica hace del grafito un lubricante eficaz. Además, también tiene un punto de fusión elevado y una buena estabilidad térmica debido a los fuertes enlaces covalentes dentro de la capa de carbono.

Conductividad eléctrica y térmica

La conductividad eléctrica del grafito se deriva de su estructura cristalina única. Compuesto por capas hexagonales, cada átomo de carbono del grafito está unido covalentemente a otros tres. El cuarto electrón de la capa externa de cada átomo de carbono puede moverse libremente por las capas, formando un "mar" de electrones deslocalizados. Estos electrones forman parte integral de su alta conductividad eléctrica, permitiendo una transmisión eficaz de la electricidad al aplicar tensión.

Del mismo modo, su estructura única es responsable de su notable conductividad térmica. La estratificación sistemática y hexagonal de los átomos de carbono facilita una transferencia eficaz de la energía térmica a través de las vibraciones de estos átomos. Este fenómeno, la conducción fonónica, es responsable de sus excelentes propiedades de conducción del calor.

En particular, la conductividad térmica del grafito es anisótropa, lo que significa que varía con la dirección del flujo de calor. Presenta una alta conductividad térmica paralela a las capas, debido a la densidad de los átomos de carbono y a la eficacia de la conducción de fonones. Por el contrario, la conductividad térmica es relativamente baja perpendicular a las capas debido a la mayor separación entre ellas y a las menores interacciones atómicas.

Usos del grafito

De los lápices a las pilas

La gran variedad de aplicaciones del grafito se debe a su estructura química. Actúa como lubricante, por lo que se puede utilizar para hacer un lápiz: la capa de carbono se desliza por el papel, dejando un rastro de marcas de carbono (marcas de lápiz). En electrónica, su conductividad hace que se utilice en pilas y como electrodos.

Usos industriales y tecnológicos de gama alta

La estabilidad a altas temperaturas y la resistencia a la corrosión del grafito le han dado un uso especial en aplicaciones industriales, tales como electrodos de grafito para la siderurgia y la fundición de otros metales o aleaciones.

Cuando se utiliza grafito como electrodo, existen tres tipos: Electrodos de grafito RP, HP y UHP. Las acerías pueden utilizarlos en hornos de arco eléctrico, hornos de afino de cuchara y hornos de arco sumergido para la fabricación de acero.

En tecnología, se puede utilizar en disipadores de calor para disipar el calor de componentes electrónicos. Incluso en el campo de la energía nuclear, se utiliza como moderador de neutrones en algunos tipos de reactores nucleares.

En conclusión

El grafito es una forma única de carbono. Su fórmula química, C, indica su composición, con cada átomo de carbono unido a otros tres en una estructura reticular hexagonal. Esta disposición confiere al grafito propiedades excepcionales, como su lubricidad, conductividad eléctrica y estabilidad térmica.

Conocer la química de la fórmula del grafito ayuda a comprender su estructura molecular y destaca su importancia en metalurgiaLa industria química, la electrónica, el almacenamiento de energía y otros campos industriales. Al profundizar en la fórmula del grafito de carbono, conocemos mejor esta extraordinaria sustancia y sus diversos usos.