Grafit - Vegyi Enciklopédia
A kristályszerkezet. Kristályos. grafit rács (ábra. 1) hexagonális (a = 0,24612 nm, c = 0,67079 nm, Z = 4, térben. Csoport C6 / MMC, elméleti. szorosabb. 2,267 g / cm 3). Részei párhuzamos réteget (alapsíkok) kialakított szabályos hatszögek szénatomjainak szénatomos egyes rétegek találhatók ellen központok a hatszögek található szomszédos rétegek (felső és alsó); helyzete rétegek után megismételjük, de minden réteg képest eltolható, a másik a vízszintes irányban 0,1418 nm.
Ábra. 1. kristályrács grafit (természetes Ceylon). A, B szénréteg; a szaggatott vonalak jelzik az elemi kristályos. sejt.
Belső réteg közötti kovalens kötések atomok vannak kialakítva -Hybrid sp 2 pálya. Kölcsönhatást. A rétegek közötti készülnek a van der Waals erők. A természetes (Ceylon) grafit rétegek közötti távolság a szokásos körülmények között 0,3354 nm. A közötti kötési energiát a rétegek egy hatszög. A grafit 16,75 J / mol (15 ° C) 15,1 J / mol (-134,15 ° C). A kötési energiája a C-C a réteg 167,6 J / mol (1118 ° C).
A kristályos. grafit rácsos előfordulhat duzzanat, görbületi szén rácsok és hibák a finom szerkezetű. Ennek eredményeként, koagulációs a megüresedett keletkezhetnek microcavity átmérője. a 3 mikron. Kombinációi egyes szakaszainak ezek a hibák megjelenéséhez vezet él ficamok. és ficamok. körök nagysága 0,1-1,0 mm. megüresedett koncentrációja a grafit megnő, ha melegítjük, pl. át 3650 ° C-on, ez eléri a 0,5 atom%. Hibák léphetnek fel a végrehajtása mind a rács szénatomok. és hetero (lásd. a vegyületek Graphite).
Tulajdonságok. Grafit-zsíros tapintású fekete vagy szürke-fekete fém blokk. ragyog. A kötelező szigetek függ származási vagy mód előkészítése. Naib. rendszeres kristályokat képező ásványi lerakódások ceyloni. Mesterséges grafit elő: keverékét hevítjük szén vagy koksz szurokkal (úgynevezett achesonovsky grafit ..); termomeh. kezeljük a keveréket tartalmazó koksz. pályát. o. grafit és karbid képző elemek (átkristályosítva grafit); pirolízis szénhidrogéngáz (pirolitikus grafit). A fajták mesterséges grafitot kapott is nagyolvasztó grafitot (jelzi a lassú lehűtés a nagy tömegek vas)-karbid és grafit (által alkotott szokásos termikus. Karbidok bomlás).
Ábra. 2. ábra a szén állapotban. Az 1. és 2. stabilitási tartomány ill. grafit és a gyémánt; 3 -region megléte szén olvad; 4 -line gyémánt-grafit egyensúly; 5, 6, 7, 8-olvadási vonal ill. grafit, grafit metastabil (kb korlátozza a létezését metastabil grafit gyémántmező.), gyémánt és metastabil gyémánt terén grafit (kb határon.); A és B jelentése termodinamikailag instabil régió létezésének gyémánt és grafit, ill.
Nagy-kötő anizotrópiát egykristály grafit miatt kristályos szerkezetét. rács. Az irányt a hőtágulás a bazális síkok a grafit 427 ° C-negatív (azaz, hogy a grafit összenyomott), hogy abs. érték növekvő m-ry csökken. Fent 427 ° C-on a hőtágulás pozitív lesz. Hőmérsékleti együttható. lineáris tágulási jelentése 1,2 x 10 -6 K -1 (akár -73 ° C) 0 (427 ° C) 0,7 * 10 -6 K -1 (a fenti 727 ° C-on). A merőleges irány a bazális síkok, hőtágulás pozitív hőmérsékleti együttható. lineáris tágulási szinte nem függ m-SÁGI és nem haladhatja meg több mint 20-szor az átlagos absz. ennek jelentőségét tényező. A bazális síkra. Hőmérsékleti együttható. lineáris tágulási polikristal Lich. grafit nagyon gyorsan növekszik a tartományban -100-0 ° C, akkor lassítja a növekedést; A Naib. közös grafit ezek az együtthatók. azonos és egyenlő 0,2 * 10 -8 K -1 tartományban 0-500 ° C-on és 0,4 x 10 -9 K „a fenti 1. 1000 ° C-on
A grafit egykristály aránya hővezető képessége a párhuzamos irányban, és merőleges a bazális síkok (együttható. K anizotrópia) lehet 5 vagy több. Hővezető képesség [W / (m * K)] irányába a bazális síkok grafit: Ceylon 278,4 (k = 3,2), Cumberland 359,6 (k = 6), Kanada 522,0 (k = 6), pyrographite 475-2435 (k = 100-800). Nagy hővezető képessége (nagyobb, mint Cu) már átkristályosítjuk grafit adalékanyagokkal Ti és Zr karbidok. Hővezető képesség polikristallich mesterségesen előállított. grafit erősen függnek annak sűrűsége és a 92.22, 169,94 és 277,44 W / (m * K) sűrűségben volt. 1,41, 1,65 és 1,73 g / cm 3. A hőmérsékletfüggését hővezetési görbe maximális, a pozíció és nagyságát to- függ a méret és mértéke kristály tökéletes.
Elektromos. vezetőképesség grafit egykristály párhuzamos irányban, hogy a bazális sík (0,385 * 10 -6 Ohm * m), közel a fém, a merőleges-százszor kisebb, mint a fémek (52,0 * 10 -6 Ohm * m). Az érték kerül min. értéket a tartományban a 0-1000 ° C, a minimális helyzetbe van tolva, hogy az alacsony-T-p értéke nagyobb, mint a tökéletes kristályos. szerkezetét. A legmagasabb elektromos. vezetőképesség átkristályosítjuk grafit.
Mono-kristályai grafit diamágneses, magnézium. szuszceptibilitás nagy merőleges irányban, hogy a bazális síkok (-22 * 10 -3), és a párhuzamos irányba elhanyagolható (-0,5 * 10 -3). Jelentkezzen be az együtthatók. Csarnok pozitívről negatív 2100 ° C
Jó súrlódásgátló kommunikációs szigetek grafit egyszerűsége miatt csúszó a szén réteg képest a másik hatása alatt kis nyírófeszültség az irányt a bazális síkok. Együtthatók. súrlódás fémek (működési sebesség akár 10 m / s) alkotják 0,03-0,05. A pirolitikus grafit hatására feszültségek merőleges irányban a bazális síkok, ez 0,4-0,5; pirolitikus grafit m. b. használt Kutch-ve súrlódó anyag.
A jellemző mesterségesen előkészített grafit porozitás. jelentősen befolyásolja szinte minden Holy Island grafit. A pórustérfogata 2-3% 80-85% a pyrographite mások számára. Fajtái grafitok. Leírni a függőség a rugalmassági modulus, a hővezető képessége. porozitás p empirikus használat. kifejezést: ahol Pi és Roi -sV szigetek ill. porózus és nem porózus grafit, -Total porozitás, a paraméter az i-sorrendben kommunikációs szigeteken.
Grafit elég inert normál körülmények között. O2 oxidáljuk CO2 levegőt 400 ° C felett, a CO2 -above 500 ° C-on T ra kezdődő p-TIONS, annál nagyobb a tökéletesebb kristályos. grafit szerkezetét. Az oxidációs felgyorsul jelenlétében. Fe, V, Na, Cu és egyebek. Fémek. Lassult jelenlétében. C12. Conn. foszfor és bór. Mivel molekuláris nitrogén grafit alig reagál atomi normál T-D képez cianogén C2 N2. jelenlétében. H2 800 ° C-HCN. A parázsfény feltételeket grafit és N2 ad paratsianogen (CN) X. ahol x2. Mivel a nitrogén-oxidok 400 ° C felett képez CO2. CO és N2. H2 át 300-1000 ° C-CH4. A halogének vezetik be a kristályos. grafit rács, így a port. kapcsolási (lásd. a vegyületek Graphite).
Megközelítés. Kristályos. Grafit kinyerjük a érc flotációs. skrytokristallich érc. Grafit használunk növelés nélkül.
A nyersanyag az olaj-grafit vagy fém lurgich. koksz. antracit és pályán. Egyedi részecskéi a kiindulási szénanyag szenesítésével égetés során kötődnek szilárd monolit. a-Roe vetjük alá grafitizálással (kristályosító). Az egyik módszer a koksz vagy antracit elporítunk, majd összekeverünk szurokkal specifikus arányban, amikor összenyomott Nyomás. 250 MPa, majd kalcináljuk 1200 ° C-on és a grafitizációs melegítés. akár 2600-3000 ° C-on Csökkentése érdekében a porozitás a kapott szintetikus grafit impregnált. folyékony gyanta vagy szurok. majd ismét alá kalcinálási és grafitizációs. A termelési-ve grafit nőtt. sűrűsége impregnáló, kiégetés és grafitizálással megismételjük legfeljebb öt alkalommal.
A keveréket tartalmazó koksz. pályát. o. grafit és legfeljebb 20% a tűzálló keményfém képző elemek (pl. Ti, Zr, Si, Nb, W, Ta, Mo, V), elő átkristályosítjuk grafit. A kezdeti töltési melegítettük grafit öntőformák m-ture, 100-150 ° C-kal az olvadáspont T-Py evtektich. karbid keveréket szén. nyomás alatt. 40-50 MPa több. tíz perc.
Pyrographite elő pirolízisével gázállapotú szénhidrogént alakulnak ki, hogy a szén egy gázfázisú egy szubsztrát grafitból készül. Csapadék kristályos. december szerkezet. fokú tökéletesség - származó turbosztratikus rendezetlen (pirolitikus szén), hogy a megrendelt grafit (pirolitikus grafit).
Naib. Mennyiség a természettel. grafit bányásznak a Szovjetunió, Csehszlovákia, Dél-Korea, Mexikó, Ausztria, Németország, a legjobb minőségű krupnokristallich. grafit, Ceylon és Madagaszkáron. Pro grafit koncentrálódik az iparosodott országok (Egyesült Királyság, a Szovjetunió, az Egyesült Államok, Franciaország. Németország, Japán), valamint a több száz ezer. Tonnát.
===
App. Irodalom A cikk „A szám”. Veselovsky C szén és grafit anyagok építési, M. 1966, Shulepov SV fizika szén anyagok. M. 1972 Átkristályosított grafit, M. 1979 Kostikov VI Varenkov A. N. kölcsönhatása fém meg nem olvad szén anyagok, M. 1981.