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石墨
基本资料
类别天然元素矿物
化学式 - C
施特龙茨分类01.CB.05a
晶体空间群复六方双锥晶族
赫尔曼–莫甘记号:(6/m 2/m 2/m)
空间群:P 63/mmc
晶胞a = 2.461 Å,c = 6.708 Å;Z = 4
性质
分子量12.01 u
颜色灰至黑色
晶体惯态板状、六方薄板状、粒状
晶系六方晶系三方晶系
解理{0001} 完全解理
断口参差状
韧性/脆性具弯性
摩氏硬度1 - 2
光泽金属或土状光泽
条痕光亮的黑色
透明性不透明
密度2.09–2.23g/cm³
折射率不透明体
多色性
其他特征耐强酸碱、耐火、良好导电性与导热性

石墨(Graphite),又称黑铅(Black Lead),是的一种同素异形体(碳的其他同素异形体有很多,为人熟悉的例如钻石)。作为最软的矿物之一,石墨不透明且触感油腻,颜色由铁黑到钢铁灰不等,形状可呈晶体状、薄片状、鳞状、条纹状、层状体,或散布在变质岩(由、碳质岩石或碳质沉积物,受到区域变质作用或是岩浆侵入作用形成)之中。化学性质不活泼,具有耐腐蚀性

结构

(双层)石墨的旋转视图。
石墨层状结构侧视图。
石墨层状结构上视图

石墨具有层状的平面结构,结构如左图所示。每层中碳原子都排列成蜂窝状晶体结构,层内原子间距0.142nm,层间距0.335nm。层内每个碳原子的周边以共价键连结著另外三个碳原子,排列方式呈蜂巢式的多个六边形,每层间有微弱的范德华力。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。

用途

由于石墨的叠层结构易剥落,可于纸上书写。

它的用途包括制造铅笔笔芯和润滑剂或集电弓上的碳刷条,也可作为压力管式石墨慢化沸水反应堆的中子减速剂。

目前主要用途是耐火材料的原材料,尤其是镁碳砖。自然界自然形成的石墨可分为鳞片石墨和土状石墨。

因晶体结构中存在大量离域电子,石墨可以导电,其与晶体层平行的方向电阻率为(2.5~5.0)×10-6Ω·m,与层垂直的方向电阻率为3×10-3Ω·m。

电解中的惰性电极可以由制作,但由于会受卤素侵蚀,所以在会产生卤素(例如:电解食盐盐水)的电解时使用石墨替代铂,作为惰性电极。

核石墨

熔盐反应堆实验英语Molten-Salt Reactor Experiment中用到的石墨堆芯

核石墨指可用于核反应堆的石墨,作为中子减速剂中子反射体。核反应堆可采用任何品级的石墨。石墨耐高温、纯度高,是迄今为止核反应堆中极为重要的原材料。核石墨也用于文德尔施泰因7-X核聚变反应堆。

存在形式

碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石俗称钻石、石墨;有无定形碳如;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石(钻石)和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。

参看

参考

  1. ^ 石墨 (礦物) graphite. 艺术与建筑索引典. [2010-11-04]. (原始内容存档于2011-12-17).
  2. ^ Hugh O. Pierson, Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing, and applications, p. 61, William Andrew, 1993 ISBN 0-8155-1339-9.

外部链接



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