Qual é a fórmula química do grafite?

Grafite e sua fórmula química

O grafite, assim como o diamante e os nanotubos de carbono, é uma alótropo do carbono. A fórmula química do grafite (símbolo ) é C. O C está no grupo 14 da tabela periódica. Ele é composto por uma estrutura em camadas de átomos de carbono com uma estrutura de rede planar hexagonal e é um mineral não metálico. Essas camadas podem deslizar facilmente umas sobre as outras, o que torna o grafite altamente lubrificado.

O grafite tem duas formas de empacotamento: uma é um sistema cristalino hexagonale o outro é um sistema de cristal ortorrômbico. O sistema cristalino ortorrômbico é responsável por 20%-30% de grafite naturale se tornará um sistema de cristal hexagonal após ser tratado em uma temperatura elevada de 3.000 graus Celsius. Os cientistas acreditam que não existem cristais substancialmente grafíticos com a estrutura ideal.

Propriedades físicas do grafite

A cor do grafite é cinza escuro, e o material é fino, macio e oleoso. A dureza é de 1 a 2, e a gravidade específica é de 1,9 a 2,3. Sob isolamento de oxigênio, seu ponto de fusão é superior a 3.000 graus Celsius, um dos minerais mais resistentes à temperatura.

Além disso, sua estrutura em camadas resulta em propriedades físicas exclusivas. As fracas forças de van der Waals mantêm as camadas de carbono unidas, permitindo que elas deslizem facilmente umas sobre as outras. Essa característica torna o grafite um lubrificante eficaz. Além disso, ele também tem um alto ponto de fusão e boa estabilidade térmica devido às fortes ligações covalentes dentro da camada de carbono.

Condutividade elétrica e térmica

A condutividade elétrica do grafite é derivada de sua estrutura cristalina exclusiva. Composto por camadas hexagonais, cada átomo de carbono dentro do grafite é covalentemente ligado a três outros. O quarto elétron da camada externa de cada átomo de carbono é livre para se mover ao longo das camadas, formando um "mar" de elétrons deslocalizados. Esses elétrons são parte integrante de sua alta condutividade elétrica, permitindo uma transmissão eficaz de eletricidade com a aplicação de tensão.

Da mesma forma, sua estrutura exclusiva é responsável por sua notável condutividade térmica. A disposição sistemática e hexagonal dos átomos de carbono facilita uma transferência eficaz de energia térmica por meio das vibrações desses átomos. Esse fenômeno, a condução de fônons, é responsável por suas excelentes propriedades de condução de calor.

Notavelmente, a condutividade térmica do grafite é anisotrópica, o que significa que ela varia de acordo com a direção do fluxo de calor. Ele apresenta alta condutividade térmica paralela às camadas, devido aos átomos de carbono bem compactados e à eficiente condução de fônons. Por outro lado, a condutividade térmica é relativamente baixa perpendicularmente às camadas devido ao maior espaçamento entre essas camadas e às menores interações atômicas.

Usos do grafite

De lápis a baterias

A vasta gama de aplicações do grafite pode ser atribuída à sua estrutura química. Ele atua como um lubrificante, portanto, pode ser usado para fazer um lápis - a camada de carbono desliza pelo papel, deixando um rastro de marcas de carbono (marcas de lápis). Na eletrônica, sua condutividade leva ao seu uso em baterias e como eletrodos.

Usos industriais e tecnológicos de ponta

A estabilidade em alta temperatura e a resistência à corrosão do grafite deram a ele um uso especial em aplicações industriais, como eletrodos de grafite para fabricação de aço e fundição de outros metais ou ligas.

Quando o grafite é usado como eletrodo, há três tipos: Eletrodos de grafite RP, HP e UHP. As usinas siderúrgicas podem usá-los em fornos de arco elétrico, fornos de refino de panela e fornos de arco submerso para fabricação de aço.

Em tecnologia, você pode usá-lo em dissipadores de calor para dissipar o calor de componentes eletrônicos. Mesmo no campo da energia nuclear, ele é usado como moderador de nêutrons em alguns tipos de reatores nucleares.

Em conclusão

O grafite é uma forma única de carbono. Sua fórmula química, C, significa sua composição, com cada átomo de carbono ligado a três outros em uma estrutura de rede hexagonal. Esse arranjo confere ao grafite propriedades excepcionais, como lubrificação, condutividade elétrica e estabilidade térmica.

Conhecer a fórmula química do grafite ajuda a entender sua estrutura molecular e destaca sua importância em metalurgiaO grafite é usado na indústria química, na eletrônica, no armazenamento de energia e em outros campos industriais. Ao nos aprofundarmos na fórmula do carbono grafite, passamos a conhecer melhor essa substância extraordinária e sua gama diversificada de usos.