石墨
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石墨（Graphite），又称黑铅（Black Lead），是碳的一种同素异形体（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（由煤、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[1]。化学性质不活泼，具有耐腐蚀性。
| 石墨 | |
|---|---|
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| 基本资料 | |
| 类别 | 自然元素矿物 |
| 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 |
| 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 |
| 莫氏硬度 | 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 | 无 |
| 其他特征 | 耐强酸碱、耐火、良好导电性与导热性 |
结构 编辑
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 编辑
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。[2]
电解中的惰性电极可以由铂制作，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 编辑
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 编辑
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（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 编辑
参考 编辑
- ^ 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）.
- ^ 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 编辑
| 维基共享资源上的相关多媒体资源：石墨 |
- （英文） 石墨 - Webmineral （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- （英文） 石墨 - Mindat （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- （英文） 电池级石墨
- （英文） Graphite at Minerals.net （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- （英文） Mineral galleries
- （英文） Mineral & Exploration – 2012年石墨矿和生产者的世界地图
- （英文） Mindat w/ locations （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- （英文） giant covalent structures （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- （英文） The Graphite Page （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- （英文） Video lecture on the properties of graphite by Prof. M. Heggie （页面存档备份，存于互联网档案馆）, University of Sussex
- （英文） CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards （页面存档备份，存于互联网档案馆）
