Какова химическая формула графита?

Графит и его химическая формула

Graphite, like diamond and carbon nanotubes, is an allotrope of carbon. The graphite chemistry formula is C. C is in group 14 of the periodic table. It comprises carbon atoms layered structure with a hexagonal planar network structure and is a non-metallic mineral. These layers can easily slide over one another, making the graphite highly lubricated.

Графит имеет две формы упаковки: одна представляет собой гексагональная кристаллическая система, and the other is an orthorhombic crystal system. The orthorhombic crystal system accounts for 20%-30% of природный графит, and it will become a hexagonal crystal system after being treated at a high temperature of 3000 degrees Celsius. Scientists believe no such thing as substantially graphitic crystals with the ideal structure exists.

Физические свойства графита

Цвет графита темно-серый, материал тонкий, мягкий и жирный. Твердость составляет 1-2, а удельный вес - 1,9-2,3. В условиях изолированного кислорода температура плавления графита выше 3000 градусов Цельсия, это один из самых термостойких минералов.

Furthermore, its layered structure leads to unique physical properties. Weak van der Waals forces hold the carbon layers together, allowing them to slide over each other easily. This characteristic makes graphite an effective lubricant. Moreover, it also has a high melting point and good thermal stability due to the strong covalent bonds within the carbon layer.

Электро- и теплопроводность

Graphite’s electrical conductivity is derived from its unique crystal structure. Composed of hexagonal layers, each carbon atom within graphite is covalently linked to three others. The fourth outer-shell electron of each carbon atom is free to move along the layers, forming a “sea” of delocalized electrons. These electrons are integral to its high electrical conductivity, enabling an effective electricity transmission upon applying voltage.

Кроме того, уникальная структура углерода обуславливает его высокую теплопроводность. Систематическое и гексагональное расположение атомов углерода способствует эффективной передаче тепловой энергии через колебания этих атомов. Это явление, фононная проводимость, ответственно за его превосходные теплопроводные свойства.

Примечательно, что теплопроводность графита анизотропна, что означает, что она изменяется в зависимости от направления теплового потока. Он демонстрирует высокую теплопроводность параллельно слоям благодаря плотной упаковке атомов углерода и эффективной фононной проводимости. И наоборот, теплопроводность относительно низкая перпендикулярно слоям из-за большего расстояния между слоями и меньшего взаимодействия атомов.

Применение графита

От карандашей до батареек

The vast array of graphite’s applications can be traced back to its chemical structure. It acts as a lubricant, so you can use it to make a pencil – the carbon layer slides across the paper, leaving a trail of carbon marks (pencil marks). In electronics, its conductivity leads to its use in аккумуляторы and as электроды.

Высокотехнологичное промышленное и технологическое использование

Graphite’s high-temperature stability and corrosion resistance have given it special use in industrial applications, such as графитовые электроды for eaf steelmaking and smelting other metals or alloys.

When graphite is used as an electrode, there are three types: РП, HP and UHP graphite electrodes. Steel mills can use them in electric arc furnaces, ladle refining furnaces and submerged arc furnaces for steelmaking.

In technology, you can use it in heat sinks to dissipate heat from electronic components. Even in the field of nuclear energy, it is used as a neutron moderator in some types of nuclear reactors.

В заключение

Graphite is a unique form of углерод, Its chemical formula, C, signifies its composition, with each carbon atom bonded to three others in a hexagonal lattice structure. This arrangement grants graphite exceptional properties, such as its lubricity, electrical conductivity, and thermal stability.

Knowing the graphite formula chemistry helps to understand its molecular structure and highlights its importance in металлургия, the chemical industry, electronics, energy storage，and other industrial fields. By delving into the  formula for carbon graphite, we gain a deeper appreciation for this remarkable substance and its diverse range of uses.