Он появился в магматических средах, вулканических породах при высоких температурах, стал бесценным даром человечеству. Его уникальные свойства люди открыли давно. Их список постоянно растет. Изучение свойств, характеристик графита современными методами помогает открывать все новые возможности использования в технике, медицине, искусстве и т.д.
Что такое графит
Первое знакомство с минералом происходит в детстве, когда ребенок берёт обычный карандаш. Необычные свойства мягкого материала, способного оставлять жирный след, были известны с древних времён: художники Средних веков писали графитом картины, пастухи Англии помечали овец. Постепенно графит расширил области применения.
Природный минерал является аллотропным соединением углерода. Каждый слой решетки графита находится в разных вариантах по отношению друг к другу. Образованные группы (политипы) определяют многообразие его физических, химических свойств. В природе графит образует крупные скопления из больших и мелких кристаллов.
Товарные сорта материала, разнообразие его марок получают переработкой, обогащением графитовых руд. Интересным фактом является то, что самый твердый материал в мире алмаз и мягкий графит имеют одинаковый химический состав, но разную структуру. Это две формы одного вещества – углерода.
Классификация графита
Направление промышленного использования минерала определяется его дисперсной структурой. Среди природного многообразия выделяют две группы:
1.Явнокристаллические, состоящие из кристаллов больше 1 мкм. Они хорошо заметны невооруженным глазом и с помощью микроскопа. В эту группу относят чешуйчатые (тонкочешуйчатые графиты применяют для получения мягких, пластичных порошков). Плотно кристаллические (размер кристаллов составляет до 50 мкм) природные минералы, а также доменный графит, образующийся во время охлаждения чугуна.
2.Скрытокристаллические (аморфные) имеют размеры кристаллов 2-10 мкм. В промышленности используется графит с кристаллами, ориентированными в одной плоскости.
Физические свойства, характеристики
Темно серый камень (цвет черный с матовым блеском металла), жирный на ощупь, по набору свойств, уникальных характеристик не имеет аналогов. Он обладает следующими отличительными качествами:
- слоистая структура графита определяется его разновидностями. Атомы углерода образуют решетку, похожую на соты. Модификация минерала отличается структурными признаками гексагонального (α-графит) и ромбического (β-графи) типа;
- после нагревания приобретает твердость, хрупкость. При атмосферном давлении он не плавится, а проходит процесс сублимации (без жидкого состояния) при температуре 3890 градусов. Выдерживает значительные перепады температур;
- хорошая электропроводность увеличивается при повышении температуры. Её значение в 2.5 раза выше, чем у ртути.
- теплоемкость природного минерала составляет 0, 720 к ДЖ, удельное сопротивление – 800.000 на 10-8 ом /м. Теплопроводность графита зависит от его типа и находится в диапазоне 278, 4 - 2435 Вт/м. Это выше, чем у некоторых металлов.
- твердость графита составляет 1.5 -2 единицы, удельный вес (плотность) - 2,09-2,23 г/см3. На изломе минерал имеет зернистый, ровный вид.
Химические свойства
В природе нет залежей чистого графита. Разные месторождения минерала отличаются составом разнообразных примесей. Некоторые показатели, входящий в химический состав природного минерала, приведены ниже:
- Зола (от 10 до 20 %), контролируется в соответствии с гостом ГОСТ 17818.4–90. В ней обнаружены окислы CuO, MgO, СаО, FeO, SiO2, Р2О5, Аl2O3.
- Битум, газы, вода (до 2% ГОСТ 17818.1–90).
- Сера (описание методик определения процентного состава находится ГОСТ 17818.17–90).
- Летучие соединения (ГОСТ 17818.3–90).
Химическая активность материала низкая. Он не растворяется в кислотах (даже в царской водке), щелочах. При высоких температурах взаимодействует с кислородом с образованием углекислого газа. Реакция с фтором приводит к образованию соединений (CF)x.
Изученные свойства, характеристики графита позволяют использовать его в разных отраслях промышленности. Это один из незаменимых минералов, который всегда будет являться важным сырьём для элементов. Металлурги применяют высокие качества огнеупорности, электропроводности. Производители электрических приборов ценят графит за электропроводящие свойства.
Бесценным материалом графит считается в ядерной энергетике. Компания Донкарб Графит изготавливает стержни графитовые, тигли разной формы, аноды, электроды, теплообменники, другие элементы для применения в надежных элементах атомных станций.