石墨
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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)。作為最軟的礦物之一,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。
石墨 | |
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基本資料 | |
類別 | 自然元素礦物 |
化學式 | C |
施特龍茨分類 | 01.CB.05a |
晶體空間群 | 復六方雙錐晶族 赫爾曼–莫甘記號:(6/m 2/m 2/m) 空間群:P 63/mmc |
晶胞 | a = 2.461 Å,c = 6.708 Å;Z = 4 |
性質 | |
分子量 | 12.01 |
顏色 | 灰至黑色 |
晶體慣態 | 板狀、六方薄板狀、粒狀 |
晶系 | 六方晶系、三方晶系 |
解理 | {0001} 完全解理 |
斷口 | 參差狀 |
韌性/脆性 | 具彎性 |
莫氏硬度 | 1 - 2 |
光澤 | 金屬或土狀光澤 |
條痕 | 光亮的黑色 |
透明性 | 不透明 |
密度 | 2.09-2.23g/cm³ |
折射率 | 不透明體 |
多色性 | 無 |
其他特徵 | 耐強酸鹼、耐火、良好導電性與導熱性 |
結構
編輯石墨具有層狀的平面結構,結構如左圖所示。每層中碳原子都排列成蜂窩狀晶體結構,層內原子間距0.142nm,層間距0.335nm。層內每個碳原子的週邊以共價鍵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
編輯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,尤其是鎂碳磚。自然界自然形成的石墨可分為鱗片石墨和土狀石墨。
因晶體結構中存在大量離域電子,石墨可以導電,其與晶體層平行的方向電阻率為(2.5~5.0)×10-6Ω·m,與層垂直的方向電阻率為3×10-3Ω·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
編輯核石墨指可用於核反應堆的石墨,作為中子減速劑和中子反射體。核反應堆可採用任何品級的石墨。石墨耐高溫、純度高,是迄今為止核反應堆中極為重要的原材料。核石墨也用於文德爾施泰因7-X等核聚變反應堆。
存在形式
編輯碳的存在形式是多種多樣的,有晶態單質碳如金剛石俗稱鑽石、石墨;有無定形碳如煤;有複雜的有機化合物如動植物等;碳酸鹽如大理石等。單質碳的物理和化學性質取決於它的晶體結構。高硬度的金剛石(鑽石)和柔軟滑膩的石墨晶體結構不同,各有各的外觀、密度、熔點等。
參看
編輯參考
編輯- ^ 石墨 (礦物) graphite. 藝術與建築索引典. [2010-11-04]. (原始內容存檔於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
編輯- (英文) 石墨 - Webmineral (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- (英文) 石墨 - Mindat (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- (英文) 電池級石墨
- (英文) Graphite at Minerals.net (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- (英文) Mineral galleries
- (英文) Mineral & Exploration – 2012年石墨礦和生產者的世界地圖
- (英文) Mindat w/ locations (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- (英文) giant covalent structures (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- (英文) The Graphite Page (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- (英文) Video lecture on the properties of graphite by Prof. M. Heggie (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), University of Sussex
- (英文) CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)