Wat is de chemische formule van grafiet?

Grafiet en zijn chemische formule

Grafiet is, net als diamant en koolstofnanobuizen, een allotroop van koolstof. De scheikundige formule (symbool ) van grafiet is C. C zit in groep 14 van het periodiek systeem. Het bestaat uit gelaagde koolstofatomen met een hexagonale vlakke netwerkstructuur en is een niet-metaalhoudend mineraal. Deze lagen kunnen gemakkelijk over elkaar glijden, waardoor het grafiet zeer gesmeerd is.

Grafiet heeft twee verpakkingsvormen: één is een hexagonaal kristalsysteemen het andere is een orthorhombisch kristalsysteem. Het orthorhombische kristalsysteem is goed voor 20%-30% van natuurlijk grafieten het wordt een hexagonaal kristalsysteem na behandeling bij een hoge temperatuur van 3000 graden Celsius. Wetenschappers geloven dat er geen substantieel grafietkristal met de ideale structuur bestaat.

Fysische eigenschappen van grafiet

De kleur van grafiet is donkergrijs en het materiaal is fijn, zacht en vettig. De hardheid is 1-2 en het soortelijk gewicht is 1,9-2,3. Bij isolerende zuurstof ligt het smeltpunt boven de 3000 graden Celsius, een van de meest temperatuurbestendige mineralen.

Bovendien leidt de gelaagde structuur tot unieke fysische eigenschappen. Zwakke van der Waals krachten houden de koolstoflagen bij elkaar, waardoor ze gemakkelijk over elkaar glijden. Deze eigenschap maakt grafiet tot een effectief smeermiddel. Bovendien heeft het een hoog smeltpunt en een goede thermische stabiliteit door de sterke covalente bindingen binnen de koolstoflaag.

Elektrische en thermische geleidbaarheid

Grafiet dankt zijn elektrische geleidbaarheid aan zijn unieke kristalstructuur. Elk koolstofatoom in grafiet bestaat uit zeshoekige lagen en is covalent verbonden met drie andere. Het vierde buitenste-schil elektron van elk koolstofatoom kan vrij door de lagen bewegen, waardoor een 'zee' van gedelokaliseerde elektronen ontstaat. Deze elektronen vormen een integraal onderdeel van de hoge elektrische geleidbaarheid, waardoor een effectieve overdracht van elektriciteit mogelijk is bij het aanleggen van een spanning.

Ook is de unieke structuur verantwoordelijk voor de opmerkelijke warmtegeleiding. De systematische en zeshoekige gelaagdheid van koolstofatomen zorgt voor een effectieve overdracht van warmte-energie via de trillingen van deze atomen. Dit fenomeen, fonongeleiding, is verantwoordelijk voor de uitstekende warmtegeleidingseigenschappen.

Met name het warmtegeleidingsvermogen van grafiet is anisotroop, wat betekent dat het varieert met de richting van de warmtestroom. Het vertoont een hoog warmtegeleidingsvermogen parallel aan de lagen, vanwege de dicht opeengepakte koolstofatomen en efficiënte fonongeleiding. Omgekeerd is het warmtegeleidingsvermogen relatief laag loodrecht op de lagen vanwege de grotere afstand tussen deze lagen en minder atomaire interacties.

Gebruik van grafiet

Van potloden tot batterijen

De vele toepassingen van grafiet zijn terug te voeren op zijn chemische structuur. Het werkt als een smeermiddel, dus je kunt er een potlood mee maken - de koolstoflaag glijdt over het papier en laat een spoor van koolstof (potloodstrepen) achter. In de elektronica leidt de geleidbaarheid tot het gebruik in batterijen en als elektroden.

Hoogwaardig industrieel en technologisch gebruik

De stabiliteit van grafiet bij hoge temperaturen en de weerstand tegen corrosie hebben ervoor gezorgd dat het speciaal wordt gebruikt in industriële toepassingen, zoals grafietelektroden voor de productie van eaf-staal en het smelten van andere metalen of legeringen.

Wanneer grafiet als elektrode wordt gebruikt, zijn er drie soorten: RP, HP en UHP grafietelektroden. Staalfabrieken kunnen ze gebruiken in vlamboogovens, pollepelraffinageovens en ondergedompelde vlamboogovens voor staalproductie.

In technologie kun je het gebruiken in koellichamen om warmte af te voeren van elektronische componenten. Zelfs op het gebied van kernenergie wordt het gebruikt als neutronenmoderator in sommige soorten kernreactoren.

Tot slot

Grafiet is een unieke vorm van koolstof. De chemische formule C geeft de samenstelling aan, waarbij elk koolstofatoom gebonden is aan drie andere in een hexagonale roosterstructuur. Deze rangschikking verleent grafiet uitzonderlijke eigenschappen, zoals smeerbaarheid, elektrisch geleidingsvermogen en thermische stabiliteit.

Kennis van de grafietformule scheikunde helpt om de moleculaire structuur te begrijpen en benadrukt het belang ervan in metallurgieDe chemische industrie, elektronica, energieopslag en andere industriële gebieden. Door ons te verdiepen in de formule van koolstofgrafiet, krijgen we een beter inzicht in deze opmerkelijke stof en haar diverse toepassingen.