Graphit: Dichte, Eigenschaften, Anwendungsmerkmale und Typen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Graphit ist ein natürlich vorkommender Stoff. Dies ist eine der Modifikationen von Kohlenstoff, die sich durch ein bestimmtes Kristallgitter auszeichnet. Dies bestimmt die Eigenschaften, die Graphit hat. Kohlenstoff kommt in der Natur in zwei Hauptformen vor. Dies sind Graphit und Diamant. Ihre chemische Formel ist identisch, aber ihre physikalischen Eigenschaften sind radikal unterschiedlich.

Es ist die Struktur des Kristallgitters, die diese Eigenschaften beeinflusst. Es hat freie Elektronen, die die physikalischen Eigenschaften der Materie bestimmen. Graphit, dessen Dichte, Art und Umfang für viele Branchen interessant sind, ist eine genauere Betrachtung wert.

Grundfunktionen

Graphit ist eine graue Substanz mit metallischem Glanz. Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit (3,55 W/Grad/cm). Aus diesem Grund wird Graphit in verschiedenen Branchen aktiv eingesetzt. Diese Zahl ist höher als die eines Ziegelsteins, was durch das Vorhandensein beweglicher Elektronen im Kristallgitter erklärt wird. Sie tragen auch zu einer guten elektrischen Leitfähigkeit bei. Dieser Stoff zeichnet sich in allen Aggregatzuständen durch einen geringen Stromwiderstand (von 0,4 bis 0,6 Ohm) aus.

Graphit ist eine inerte Substanz, die von chemisch aktiven Bestandteilen nicht gelöst wird. Dies ist nur möglich, wenn es in das Medium aus geschmolzenem Metall mit hohem Siedepunkt eintritt. Graphit schmilzt unter solchen Bedingungen vollständig und bildet Karbide.

Niedriger Reibungskoeffizient und hoher Schmelzpunkt ergeben gute Dichteigenschaften. Die Dichte von Graphit (kg/m3) beträgt 2,23, aber gleichzeitig lässt sich das Material gut biegen und schneiden.

Struktur

In Anbetracht der Dichte des Graphits sowie der Eigenschaften und Typen muss auf seine Struktur geachtet werden. Dies ist eine Schichtsubstanz. Seine Kohlenstoffatome reihen sich in einem wabenartigen Kristallgitter aneinander. Sechsecke in einer Schicht passen eng zusammen. Die Beziehung zwischen den einzelnen Ebenen ist jedoch schwach. Es ist diese Eigenschaft, die es leicht macht, Graphit zu brechen.

Auf der Mohs-Skala ist die Härte des Materials eins. Zum Vergleich: Dieser Indikator beträgt für Diamant 10 und für Feinsteinzeug 5. Bei einer Temperatur von 1500 ° C kann sich das Kristallgitter von Graphit laut Wissenschaftlern in Diamant umwandeln.

Während der industriellen Verarbeitung verändert sich die Struktur der Materie. Gleichzeitig haben verschiedene Graphitqualitäten unterschiedliche Eigenschaften. Wenn das extrahierte Material nicht künstlich verarbeitet wurde, handelt es sich um eine Natursubstanz.

Naturgraphit

Graphit, dessen Dichte und Eigenschaften sich je nach Marke des Herstellers deutlich unterscheiden, kommt unter natürlichen Bedingungen in 2 Hauptvarianten vor. Erster Typsechseckig genannt. Es hat ein Kristallgitter, in dem die Hälfte der Atome in jeder Schicht über und unter der Mitte des Sechsecks liegen.

Die zweite Modifikation ist rhomboedrisch. Jede vierte Schicht wiederholt die erste. Diese Modifikation tritt in der Natur nur in Form von Verunreinigungen auf. Wenn diese Substanz auf eine Temperatur von 2500-3300 K erhitzt wird, verwandelt sich ihr Kristallgitter in ein hexagonales. Unter natürlichen Bedingungen kommt das Material häufiger in dieser Form vor.

Zusammensetzung

In der Natur kommt Graphit nie in reiner Form vor. Es enthält eine ziemlich große Menge Asche (manchmal bis zu 20%). Es besteht aus vielen verschiedenen Verbindungen (FeO, MgO, CuO, CaO etc.). Bis zu 2 % der Masse in Naturgraphit können von Gasen eingenommen werden. Bitumen und Wasser können ebenfalls vorhanden sein.

Die Dichte von Graphitpulver variiert je nach Dispersion, Vorhandensein von Poren. Der obige Wert kann auf 2,09kg/m3 reduziert werden. Graphit fühlt sich fettig an. Wenn Sie es mit den Händen nehmen, bleibt eine charakteristische Markierung an Ihren Fingern. Aus diesem Material werden daher Stäbe für einen einfachen Bleistift hergestellt. Es hinterlässt deutliche Spuren auf dem Papier.

Kunstgraphit

Für die Produktion ist es sehr wichtig, die Dichte von Graphit zu berücksichtigen. Die Physik macht deutlich, dass je größer die Dichte dieses Stoffes ist, desto größer ist seine Wärmeleitfähigkeit. Künstlicher Graphit zeichnet sich durch eine hohe Reinheit (bis zu 99 %) aus. Es erhöht auch die Dichte des Materials erheblich.

Die Herstellung von veredeltem Graphit erfolgt durch thermochemische und thermomechanische Einflüsse. Für jeden Produktionszweig wird ein Stoff mit bestimmten Eigenschaften hergestellt. Dies ermöglicht es, die Anforderungen der Industrie an Graphit mit gegebenen physikalischen Eigenschaften zu erfüllen.

Die Kennzeichnung künstlicher Stoffe beinh altet eine Aufschlüsselung der Materialarten nach Bestimmungsort. Es gibt Gießerei-, Elektrokohlenstoff-, Batterie-, Elementar-, Schmier- und Bleistiftgraphit. Es gibt auch spezielle Qualitäten, die in Kernreaktoren verwendet werden.

Geltungsbereich

Bei der Herstellung werden bestimmte Eigenschaften von Graphit eingestellt. Die Verwendung dieser Substanz liegt ganz bei ihnen. Graphit wird in der Metallurgie bei der Herstellung von feuerfesten Formen oder Pfannen, Behältern verwendet. Beim Gießprozess wird das Pulver aus dem dargebotenen Stoff als Gleitmittel verwendet. Einer der Bestandteile von feuerfesten Steinen ist auch Graphit. Es wird dem Gemisch bei der Herstellung von Kunststoffen zugesetzt.

Dieses Material wird auch zur Herstellung von Elektrogerätekontakten verwendet. Ermöglicht wird dies durch die elektrisch leitfähigen Eigenschaften des Stoffes.

Graphitstifte sind vielleicht jedem Menschen bekannt. Dieses Material wird auch bei der Herstellung einiger Arten von Farben verwendet. In diesem Fall wird schwarzer (und nicht grauer) Graphit verwendet. Diese Farbe hat Korrosionsschutzeigenschaften.

Künstliche Diamanten werden aus dem präsentierten natürlichen Mineral gewonnen. Sie werden verwendet, wennHerstellung von Hochleistungs-Schneidwerkzeugen. Im Maschinenbau dient Graphitpulver als Werkstoff für Lager sowie Kolben- und Dichtringe. Als Schmiermittel eignet es sich für die Bearbeitung von Fahrradketten, Autofedern, Türscharnieren.

Sogar viele Medikamente enth alten Graphit.

Lebensmittelanwendungen

Der vorgestellte Stoff ist auch in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet. Dazu wird es während der Produktion einer bestimmten Bearbeitung unterzogen. Die Dichte von Eisen, Ethylalkohol, Graphit und Zucker ist aus offensichtlichen Gründen unterschiedlich. Aber das präsentierte Material kann einige Substanzen sowohl enth alten als auch Teil davon sein. Es kommt in Paraffinen, Estern, Alkohol und sogar Zucker vor.

Dies kann durch ein einfaches Experiment verifiziert werden. Zuerst müssen Sie ein Stück Zucker nehmen. Es wird auf einen harten Deckel gelegt und mit einer Kappe abgedeckt (Sie können einen Fingerhut verwenden). Dann wird das Metall, mit dem der Zucker bedeckt ist, stark erhitzt. Mit der Zeit wird beißender Rauch unter dem Fingerhut hervorkommen. Bringst du ein Streichholz dazu, brennt das Gas.

Wenn kein Rauch mehr austritt, kannst du den Fingerhut entfernen. Auf dem Deckel befindet sich eine schwarze Masse. Das ist Kohle. Es ist der Kohlenstoff, aus dem Graphit besteht.

In der Natur sein

Graphit, dessen Dichte von seiner Reinheit abhängt, kommt in der Natur in ziemlich großen Mengen vor. Etwa 600.000 Tonnen dieser Substanz werden jährlich weltweit abgebaut. Das größteseine Reserven konzentrieren sich auf Mexiko, die Tschechische Republik, China, die Ukraine, Brasilien, Russland, Kanada und Südkorea.

Seit der Antike erregten Graphitvorkommen das Interesse der Menschheit. Heute werden diese natürlichen Ressourcen erschlossen, um der Industrie Materialien mit den erforderlichen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Graphit kommt in Graniten, Kalkgesteinen, Glimmer oder Gneis in Form von faserigen oder kristallinen Einschlüssen vor. Der Abbau erfolgt im Tagebau und im Untertagebau.

Graphitkosten

Graphit, dessen Dichte und Reinheit seinen Wert beeinflussen, wird jetzt zu ziemlich vernünftigen Preisen verkauft. Dies wird durch die Größe seiner Kristalle sowie den Kohlenstoffgeh alt beeinflusst. Je höher er ist, desto teurer ist Graphit. Bei ausreichend hohem Kohlenstoffgeh alt steigen die physikalischen Eigenschaften des Materials. Dies ist für die Industrie in einer Vielzahl von Branchen wertvoll.

Heute liegt der durchschnittliche Graphitpreis bei etwa 45 Rubel/kg. Wenn es künstlich verarbeitet wurde, steigen die Kosten erheblich. Außerdem hängt der Preis eines natürlichen Minerals vom Standort der Lagerstätte ab.

Wenn wir uns mit den Haupteigenschaften und Merkmalen von Graphit vertraut machen, können wir den Schluss ziehen, dass sowohl die Kosten als auch die technischen Eigenschaften des Materials von seiner Dichte abhängen. Daher wird das in der Natur abgebaute Mineral einer nachfolgenden Verarbeitung unterzogen. Dies verbessert seine Qualitäten.