Что такое графит и из чего его делают?

Графит - это минерал природного происхождения, который используется в различных областях на протяжении многих веков. Благодаря своей уникальной структуре и свойствам он является одним из самых универсальных материалов в мире. 

Что такое графит?

Графит - это мягкий, черный минерал, состоящий из атомов углерода, расположенных в гексагональной структуре. Он является аллотропом углерода, что означает, что это разновидность углерода с молекулярной структурой, отличной от других форм этого элемента. Он имеет слоистую структуру, каждый слой которой состоит из листа атомов углерода. Кроме того, он является отличным проводником электричества и тепла и может выдерживать очень высокие температуры.

Он также известен своей прочностью и долговечностью. Это один из самых прочных и упругих материалов, известных человеку, способный выдерживать любые нагрузки, не ломаясь и не трескаясь. В то же время он обладает высокой коррозионной стойкостью.

Из чего состоит графит?

Графит существует в различных природных и синтетических формах, каждая из которых обладает уникальными свойствами.

Наиболее распространенной формой является кристаллическая, состоящая из слоев атомов графита, расположенных в гексагональной структуре. Эта форма наиболее широко используется в промышленных приложениях.

Другой его разновидностью является аморфный форма, состоящая из неравномерно расположенных атомов графита. Он менее распространен и часто используется в качестве добавки при производстве смазочных материалов и других продуктов.

Природные источники графита и синтетический графит

Графит - это минерал природного происхождения, встречающийся во многих частях света. Мы часто находим природный чешуйчатый графит в метаморфических и вулканических породах, таких как мрамор, сланцы и гнейсы. Его также можно найти в осадочных породах, таких как уголь, известняк и сланец. 

Синтетический графит производится в результате сложного процесса обжига нефтяного кокса и пекового кокса при высоких температурах. Метод высокотемпературного нагрева превращает аморфный углерод в графит. Чистота углерода в нем может достигать более 99%. Он является хорошим проводником тепла и электричества, что делает его ценным минералом для металлургического применения и производства аккумуляторов, в том числе.

Является ли графит инертным электродом?

Согласно определению инертного электрода, графит можно считать инертным. Он не вступает в реакцию с большинством веществ, включая электролит и продукты реакции электролиза. Он остается неизменным в течение всего процесса и не вносит никаких примесей в систему.

Однако из этого есть некоторые исключения. Графит может вступать в реакцию с некоторыми веществами, такими как кислород, при высоких температурах. В результате этой реакции образуется газ углекислый газ, который влияет на чистоту производимых нами продуктов.

Для чего используется графит?

Чаще всего графит используется для изготовления графитовых электродов для сталеплавильного производства. Он проводит электричество, повышает прочность и долговечность стали и снижает производственные затраты. Также его можно использовать в производстве аккумуляторов и топливных элементов, при изготовлении карандашей и красок. Кроме того, его используют в производстве смазочных материалов и других продуктов. В аэрокосмической промышленности графит используется в соплах ракет; он также применяется в ядерных реакторах.

Физические свойства графита:

Структура и состав:
Графит Структура состоит из атомов углерода, расположенных в виде гексагональной решетки, образующей слои взаимосвязанных углеродных плоскостей. Каждый атом углерода образует прочные ковалентные связи внутри плоскости, создавая стабильную сеть. Однако связи между слоями относительно слабее, что позволяет легко разделять и скользить между слоями.

Электропроводность:
Каждый атом углерода ковалентно связан с тремя соседними атомами в углеродных слоях, оставляя один делокализованный электрон. Эти делокализованные электроны могут свободно перемещаться по слоям, способствуя проведению электричества.

Теплопроводность:
Делокализованные электроны, отвечающие за электропроводность, также передают тепловую энергию через материал. Это делает его эффективным проводником тепла, позволяя рассеивать тепловую энергию и поддерживать стабильную температуру.

Смазывающие свойства:
Благодаря слабым межслойным связям слои легко скользят друг по другу, обеспечивая поверхность с низким коэффициентом трения. Это отличный выбор для применения в условиях высоких температур, больших нагрузок и высокоскоростных движений.

Механическая прочность:
Хотя графит не так прочен, как металлы, он обладает заметной механической прочностью. Углеродные связи в слоях придают графиту структурную целостность, позволяя ему выдерживать усилия сжатия и сдвига.

Что в нем такого особенного?

Основным элементом графита является углерод. Его связующая структура представляет собой гексагональную планарную сеть, уложенную в параллельных направлениях. Эта уникальная структура придает ему свойства, отличные от свойств других материалов, поэтому он является одним из самых универсальных материалов в мире.

Он является отличным проводником электричества и тепла и может выдерживать чрезвычайно высокие температуры, вплоть до 3600 градусов Цельсия. В процессе выплавки стали в электродуговой печи он используется в качестве электродов, проводящих ток и выделяющих тепло для завершения плавки.

Обладая высокой коррозионной стойкостью, он невосприимчив практически ко всем агрессивным средам. Таким образом, он становится идеальным выбором для многих промышленных применений.

Он также обладает высокой смазывающей способностью и низким коэффициентом трения. В качестве смазочного материала он может облегчить скольжение двух поверхностей объекта друг относительно друга. В промышленном производстве графит используется в жестких условиях, таких как высокая температура, высокое давление или коррозия.

где находится графит?

Графит - не такая уж редкость, как может показаться. На самом деле, в различных формах он встречается на всех континентах Земли. Однако его качество, количество и доступность сильно различаются в зависимости от местоположения.

Китай

Китай - ведущий мировой производитель природного графита, на долю которого приходится около 70% мирового предложения. В северо-восточной провинции Хэйлунцзян, в частности, имеются значительные месторождения чешуйчатого графита - высококачественного вида графита. природный графит.

Графитовая золотая жила Шри-Ланки

Хотя Шри-Ланка, возможно, производит не самое большое количество, она славится превосходным качеством своего графита. Страна является родиной одних из самых чистых в мире форм графита, известных как "жильный" или "кусковой" графит, который является редким и очень востребованным.

Индия: Заслуживающий внимания игрок

Индия, еще один значительный производитель, обладает огромными запасами графита, которые находятся в основном в Восточной Индии, в частности в штатах Джаркханд, Орисса и Тамилнад. В стране добывается аморфный графит, более низкокачественный вариант, чем чешуйчатый или жильный графит.

Австралия

Австралия стала значительным игроком на рынке графита, запасы которого расположены в основном в Южной Австралии и Западной Австралии. В стране также работает несколько компаний, занимающихся добычей графита и изучающих новые способы добычи и переработки этого минерала.

Запасы Северной Америки

В Северной Америке как в Канаде, так и в США имеются заметные месторождения графита. В Канаде Квебек известен своими большими запасами чешуйчатого графита, а в США богаты месторождениями Аляска и Алабама.

Африка: Развивающаяся сила

Африка - восходящая звезда в мире графита. Мозамбик, Мадагаскар и Танзания завоевывают признание благодаря своим крупным высококачественным месторождениям графита. В частности, мозамбикский рудник Балама является одним из крупнейших в мире по запасам графита.

Норвегия в Европе

Норвегия также вносит свой вклад в мировые поставки графита, а рудник Скаланд на севере Норвегии является крупнейшим действующим графитовым рудником в Европе.

Заключение

Графит - универсальный материал, применение которого в будущем обязательно расширится. Люди будут исследовать его на предмет потенциального использования в производстве солнечные элементы и батареи, а также другие электронные компоненты. Изучают графен, фуллерен и т.д., полученные на его основе, более прочные и долговечные формы углерода, чем он.