Punto de fusión del grafito

El punto de fusión del grafito es importante para las industrias del acero, las baterías y los semiconductores. ¿Se funde el grafito? Esta pregunta se utiliza a menudo en los viajes para explorar el grafito. Las características de resistencia a altas temperaturas que confiere el punto de fusión del grafito sientan una base sólida para los avances tecnológicos y las innovaciones de procesos en muchos campos.

El valor específico del punto de fusión del grafito

El punto de fusión del grafito es un valor alto en la escala de temperatura Fahrenheit. Normalmente, el punto de fusión del grafito es de unos 6332 °F.

El valor aceptado del punto de fusión del grafito

En la investigación científica, el punto de fusión aceptado del grafito es de unos 3652-3697 °C a presión atmosférica estándar (las diferentes condiciones experimentales y métodos de medición pueden dar lugar a ligeras diferencias en los valores). Este rango de temperaturas demuestra que el grafito puede soportar características térmicas extremadamente altas. Y también demuestra que es un material resistente a altas temperaturas.

Comparar los puntos de fusión de otros alótropos del carbono

Comparado con el grafito, el punto de fusión del diamante (diamante) también es muy alto. El punto de fusión del diamante es de unos 4000 °C. Esto se debe a que la estructura cristalina del diamante y el grafito es diferente, el diamante es un cristal atómico típico, cada átomo de carbono y cuatro átomos de carbono adyacentes son enlaces covalentes, esta estructura apretada hace que necesite más energía para fundirse. El grafito es un cristal mixto, que tiene tanto enlaces covalentes como fuerzas intermoleculares, pero el calor total de fusión sigue siendo muy alto.

Factores que afectan al punto de fusión del grafito

La estructura cristalina es dominante

El elevado punto de fusión del grafito está relacionado principalmente con su estructura. El cristal de grafito es una estructura de red plana hexagonal compuesta por enlaces covalentes entre átomos de carbono, con débiles fuerzas de Van der Waals entre las capas. Durante el calentamiento, es necesario superar estos enlaces covalentes para que el grafito se funda. Y estos enlaces covalentes son fuertes, por lo que necesitan temperaturas muy altas para lograrlo. Al mismo tiempo, la presión externa y otros factores también tendrán un cierto impacto en el punto de fusión, pero a la presión atmosférica estándar, este efecto es relativamente pequeño.

Interferencias por elementos impuros

Si el grafito contiene elementos impuros, como boro, nitrógeno, etc, cambiará la integridad de la red y la energía de enlace químico del cristal de grafito, y entonces afectará al punto de fusión. Las impurezas pueden destruir hasta cierto punto la homogeneidad del enlace covalente, haciendo que el punto de fusión sea más bajo o más alto, según el tipo y el contenido de impurezas.

Correlación con el entorno exterior

Aunque el efecto de la presión es relativamente pequeño a presión atmosférica estándar. Pero el entorno de presión extremadamente alta comprimirá la estructura cristalina del grafito y aumentará la interacción interatómica. Aumentando así el punto de fusión. En una atmósfera específica, si la atmósfera reacciona con el grafito, la estructura de la superficie y la composición del grafito pueden cambiar. Esto afectará a su estabilidad térmica y a su punto de fusión.

La importancia del punto de fusión del grafito en las aplicaciones prácticas

El crisol de grafito

El crisol de grafito aprovecha el alto punto de fusión del grafito. En la industria metalúrgica, es necesario fundir varios metales, como cobre, hierro, etc., el crisol de grafito puede soportar la alta temperatura cuando se funde el metal, y no reaccionará con el metal para garantizar la pureza del metal. En los experimentos químicos a alta temperatura, el alto punto de fusión del grafito también lo convierte en un material ideal para los recipientes de reacción. En la industria electrónica, el grafito también se utiliza para disipar el calor de los componentes electrónicos en entornos de alta temperatura. Debido a su resistencia a las altas temperaturas, puede resistir hasta cierto punto los daños de las altas temperaturas en su propia estructura y rendimiento. Conduce eficazmente el calor hacia el exterior y garantiza el funcionamiento normal de los componentes electrónicos.

En el ámbito aeroespacial

En ingeniería aeroespacial, las toberas de los cohetes se enfrentan a temperaturas extremadamente altas y a flujos de aire a gran velocidad. Gracias a su elevado punto de fusión, el grafito puede soportar temperaturas de miles de grados centígrados en la tobera y garantizar la estabilidad de la estructura. Al mismo tiempo, evita que la tobera se dañe debido a la fusión del material y garantiza la propulsión suave del cohete.

Bloques de grafito en hornos metalúrgicos y de resistencia

Bloques de grafito en hornos metalúrgicos y hornos de resistencia aprovechar al máximo las características de alto punto de fusión del grafito. En la fundición de cobre, hierro y otros metales, el bloque de grafito puede soportar altas temperaturas durante mucho tiempo, mantener el ambiente de alta temperatura en el horno. Además, no reacciona con el metal para garantizar la calidad y pureza de la fundición de metales.

Bloque de carbón de cátodo de grafito en la electrólisis del aluminio

El grafito cátodo el bloque de carbono desempeña un papel clave en el proceso de aluminio electrólisis. Su elevado punto de fusión lo hace estable en entornos electrolíticos de alta temperatura, y proporciona una interfaz de electrodo adecuada para la reducción de iones de aluminio. Además, resiste la erosión electrolítica y el impacto a alta temperatura para garantizar un funcionamiento eficaz y estable de la producción electrolítica de aluminio.

Conclusión

El grafito tiene un punto de fusión elevado. Las características de su punto de fusión están estrechamente relacionadas con su estructura interna, y también son únicas en comparación con los puntos de fusión de otros alótropos del carbono, como el diamante. La investigación y utilización del punto de fusión del grafito nos ayudará a aprovechar mejor las ventajas del grafito. Y luego ampliar su aplicación en más campos relacionados con el medio ambiente de alta temperatura.