石墨 (Graphite),又稱黑鉛 (Black Lead),是碳 的一種同素異形體 (碳的其他同素異形體有很多,為人熟悉的例如鑽石 )。作为最軟的礦物 之一,石墨不透明且觸感油膩,顏色由鐵黑到鋼鐵灰不等,形狀可呈晶體狀、薄片狀、鱗狀、條紋狀、層狀體,或散佈在變質岩 (由煤 、碳質岩石或碳質沉積物,受到區域變質作用或是岩漿 侵入作用形成)之中[1] 。化學性質不活潑,具有耐腐蝕性 。
结构
(双层)石墨的旋转视图。
石墨層狀結構側視圖。
石墨層狀結構上視圖
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。层内每個碳原子 的週邊以共价键 連結著另外三個碳原子,排列方式呈蜂巢式的多個六邊形,每層間有微弱的范德華力 。由於每個碳原子均會放出一個電子 ,那些電子能夠自由移動,因此石墨屬於導電體。
用途
由於石墨的疊層結構易剝落,可於紙上書寫。
它的用途包括製造鉛筆 筆芯和潤滑劑或集電弓 上的碳刷條,也可作為壓力管式石墨慢化沸水反應爐 的中子減速劑。
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)×10-6 Ω·m,与层垂直的方向电阻率为3×10-3 Ω·m。[2]
電解 中的惰性電極可以由鉑 製作,但由於會受鹵素 侵蝕,所以在會產生鹵素(例如:電解食鹽 鹽水)的電解時使用石墨替代鉑,作為惰性電極。
核石墨
熔盐反应堆实验 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 和中子反射体 。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 等核聚变 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 俗稱鑽石、石墨;有无定形碳如煤 ;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐 如大理石 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(鑽石 )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。
參看
參考
^ 石墨 (礦物) graphite . 藝術與建築索引典. [2010-11-04 ] . (原始内容 存档于2011-12-17).
^ Hugh O. Pierson, Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing, and applications , p. 61, William Andrew, 1993 ISBN 0-8155-1339-9 .
外部連結
sp3 杂化 sp2 杂化 sp杂化 sp3 /sp2 杂化混合 其他 假想形态 相关
按等級分類(從最低到最高) 煤燃燒 煤矿 开采注释 1: 泥炭通常認為是煤形成過程中的前序。石墨僅在技術上被認為是一種煤。