一、基本性質(zhì)
外觀與顏色:石墨呈灰黑色至鐵黑至鋼灰色,條痕為光亮的黑色,具有強(qiáng)金屬光澤。在土狀形態(tài)下,則表現(xiàn)為暗淡的土狀光澤。
物理狀態(tài):石墨為不透明固體,質(zhì)軟,可輕易被切割和刻畫,沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3~5。其比重為1.9~2.3,密度范圍在2.09至2.33 g/cm3之間。
化學(xué)性質(zhì):石墨的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐腐蝕,與酸、堿等藥劑不易發(fā)生反應(yīng)。但在特定條件下,如強(qiáng)氧化劑(濃硝酸、高錳酸鉀等)存在時(shí),石墨可被氧化。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
石墨是一種混合晶體,介于原子晶體、金屬晶體和分子晶體之間。其晶體結(jié)構(gòu)中,同層碳原子間以sp2雜化形成共價(jià)鍵,形成正六邊形的環(huán),并伸展成片層結(jié)構(gòu)。層與層之間則以較弱的范德華力結(jié)合,使得石墨具有滑膩感和層間可滑動(dòng)的特性。
三、特殊性質(zhì)
耐高溫性:石墨的熔點(diǎn)極高,可達(dá)3652至3697℃,即使在高溫下也能保持穩(wěn)定,重量損失很小,熱膨脹系數(shù)也很小。其強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng),在2000℃時(shí),石墨強(qiáng)度提高一倍。
導(dǎo)電、導(dǎo)熱性:石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍,導(dǎo)熱性也超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槠潆娮涌梢栽诒∑g自由移動(dòng)。
潤滑性:石墨的潤滑性能優(yōu)異,鱗片越大,摩擦系數(shù)越小,潤滑性能越好。這使得石墨在高速、高溫、高壓條件下仍能保持良好的潤滑效果。
化學(xué)穩(wěn)定性:石墨在常溫下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。
可塑性:石墨的韌性好,可以碾成很薄的薄片,用于制造各種精細(xì)的工業(yè)產(chǎn)品。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
鉛筆芯:石墨是制造鉛筆芯的主要材料,其軟度和易于切割的特性使其成為制造高質(zhì)量鉛筆芯的理想選擇。
耐火材料:石墨及其制品具有耐高溫、高強(qiáng)度的性質(zhì),在冶金工業(yè)中主要用于制造石墨坩堝、冶金爐內(nèi)襯等耐火材料。
電極材料:石墨是制造電極的重要材料,廣泛應(yīng)用于鑄造、鋼鐵和鋁生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域。此外,石墨電極還被用于制造電池和燃料電池。
潤滑劑:石墨的潤滑性能非常好,被廣泛用作潤滑劑。石墨潤滑劑可用于制造高溫潤滑脂、潤滑油等,滿足各種特殊工況下的潤滑需求。
其他領(lǐng)域:石墨還用于制造石墨纖維、換熱器、冷卻器、電弧爐、弧光燈等工業(yè)產(chǎn)品。在原子能工業(yè)和國防工業(yè)中,石墨作為中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中。此外,石墨還用于防止鍋爐結(jié)垢、防腐防銹等領(lǐng)域。
綜上所述,石墨是一種具有獨(dú)特性質(zhì)和廣泛應(yīng)用價(jià)值的材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,石墨的應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷拓展和深化。