Grafite: densità, proprietà, caratteristiche e tipi dell'applicazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La grafite è una sostanza presente in natura. Questa è una delle modificazioni del carbonio, che è caratterizzata da un certo reticolo cristallino. Questo determina le proprietà che ha la grafite. Il carbonio si trova in natura in due forme principali. Questi sono grafite e diamante. La loro formula chimica è identica, ma le loro proprietà fisiche sono radicalmente diverse.

È la struttura del reticolo cristallino che influenza queste caratteristiche. Ha elettroni liberi che determinano le proprietà fisiche della materia. Vale la pena considerare più in dettaglio la grafite, la cui densità, tipi e portata sono interessanti per molti settori.

Caratteristiche di base

La grafite è una sostanza grigia con una lucentezza metallica. Ha un'elevata conducibilità termica (3,55 W/gradi/cm). Per questo motivo, la grafite viene utilizzata attivamente in vari settori. Questa cifra è superiore a quella di un mattone, il che è spiegato dalla presenza di elettroni mobili nel reticolo cristallino. Contribuiscono anche a una buona conduttività elettrica. In tutti gli stati di aggregazione, questa sostanza è caratterizzata da una bassa resistenza di corrente (da 0,4 a 0,6 ohm).

La grafite è una sostanza inerte che non viene disciolta dai componenti chimicamente attivi. Ciò è possibile solo quando entra nel mezzo di metallo fuso con un punto di ebollizione elevato. La grafite in tali condizioni fonde completamente, formando carburi.

Il basso coefficiente di attrito e l' alto punto di fusione garantiscono buone proprietà di tenuta. La densità della grafite (kg/m3) è 2,23, ma allo stesso tempo il materiale si piega e taglia bene.

Struttura

Considerando la densità della grafite, nonché le proprietà e le tipologie, è necessario prestare attenzione alla sua struttura. Questa è una sostanza stratificata. I suoi atomi di carbonio si allineano in un reticolo cristallino a nido d'ape. Gli esagoni in uno strato si adattano perfettamente l'uno all' altro. Tuttavia, la relazione tra ciascun livello è debole. È questa caratteristica che semplifica la rottura della grafite.

Sulla scala di Mohs, la durezza del materiale è una. Per confronto, questo indicatore è 10 per il diamante e 5 per il gres porcellanato. A una temperatura di 1500 ° C, secondo gli scienziati, il reticolo cristallino della grafite può essere trasformato in diamante.

Durante la lavorazione industriale, la struttura della materia cambia. Allo stesso tempo, diversi gradi di grafite hanno proprietà diverse. Se il materiale estratto non è stato lavorato artificialmente, è un tipo di sostanza naturale.

Grafite naturale

La grafite, la cui densità e proprietà differiscono notevolmente a seconda della marca del produttore, si trova in condizioni naturali in 2 varianti principali. Primo tipochiamato esagonale. Ha un reticolo cristallino in cui metà degli atomi in ogni strato sono sopra e sotto il centro dell'esagono.

La seconda modifica è romboedrica. Ogni quarto strato ripete il primo. Questa modifica si verifica in natura solo sotto forma di impurità. Se questa sostanza viene riscaldata a una temperatura di 2500-3300 K, il suo reticolo cristallino si trasformerà in esagonale. In condizioni naturali, il materiale si trova più spesso in questa forma.

Composizione

In natura, la grafite non si trova mai nella sua forma pura. Contiene una quantità abbastanza grande di cenere (a volte fino al 20%). È costituito da molti composti diversi (FeO, MgO, CuO, CaO, ecc.). Fino al 2% della massa nella grafite naturale può essere occupata da gas. Possono essere presenti anche bitume e acqua.

La densità della polvere di grafite varia a seconda della dispersione, della presenza di pori. Il valore di cui sopra può essere ridotto a 2,09 kg/m3. La grafite è grassa al tatto. Se lo prendi con le mani, un segno caratteristico rimarrà sulle dita. Pertanto, da tale materiale vengono create bacchette per una matita semplice. Lascia un segno chiaro sulla carta.

Grafite artificiale

Per la produzione, è molto importante considerare qual è la densità della grafite. La fisica chiarisce che maggiore è la densità di questa sostanza, maggiore è la sua conduttività termica. La grafite artificiale è caratterizzata da un'elevata purezza (fino al 99%). Inoltre aumenta notevolmente la densità del materiale.

La produzione di grafite raffinata è effettuata da influenze termochimiche e termomeccaniche. Per ogni ramo di produzione viene prodotta una sostanza con un certo insieme di qualità. Ciò consente di soddisfare le esigenze dell'industria della grafite con determinate caratteristiche fisiche.

L'etichettatura delle sostanze artificiali include una suddivisione dei tipi di materiale per destinazione. Ci sono fonderia, elettrocarbonio, batteria, elementare, lubrificante e matita di grafite. Ci sono anche gradi speciali usati nei reattori nucleari.

Ambito di applicazione

Durante la produzione, vengono impostate alcune proprietà della grafite. L'uso di questa sostanza dipende interamente da loro. La grafite è utilizzata in metallurgia nella fabbricazione di stampi refrattari o siviere, contenitori. Nel processo di colata, la polvere della sostanza presentata viene utilizzata come lubrificante. Uno dei componenti dei mattoni refrattari è anche la grafite. Viene aggiunto alla miscela nella produzione di materie plastiche.

Questo materiale viene utilizzato anche per la produzione di contatti per elettrodomestici. Ciò è facilitato dalle proprietà conduttive elettriche della sostanza.

Le matite di grafite sono conosciute, forse, da ogni persona. Questo materiale viene utilizzato anche nella produzione di alcuni tipi di vernici. In questo caso, viene utilizzata la grafite nera (e non grigia). Questa vernice ha proprietà anticorrosione.

I diamanti artificiali sono ottenuti dal minerale naturale presentato. Sono usati quandoproduzione di utensili da taglio per impieghi gravosi. Nell'ingegneria meccanica, la polvere di grafite funge da materiale per cuscinetti, pistoni e anelli di tenuta. Come lubrificante, è adatto per la lavorazione di catene di biciclette, molle per auto, cerniere delle porte.

Anche molti medicinali contengono grafite.

Applicazioni alimentari

La sostanza presentata è anche ampiamente utilizzata nell'industria alimentare. Per fare questo, durante la produzione, subisce determinate lavorazioni. La densità di ferro, alcol etilico, grafite e zucchero, per ovvi motivi, è diversa. Ma il materiale presentato può sia contenere che far parte di alcune sostanze. Si trova in paraffine, esteri, alcol e persino zucchero.

Questo può essere verificato con un semplice esperimento. Per prima cosa devi prendere un pezzo di zucchero. Viene posizionato su un coperchio rigido e coperto con un cappuccio (puoi usare un ditale). Quindi il metallo con cui è ricoperto lo zucchero viene riscaldato fortemente. Col tempo, da sotto il ditale uscirà del fumo acre. Se porti un fiammifero, il gas brucerà.

Quando il fumo smette di emettere, puoi rimuovere il ditale. C'è una massa nera sul coperchio. Questo è carbone. È il carbonio di cui è composta la grafite.

Essere nella natura

La grafite, la cui densità dipende dalla sua purezza, si trova in natura in quantità abbastanza grandi. Circa 600mila tonnellate di questa sostanza vengono estratte ogni anno in tutto il mondo. Il più grandele sue riserve sono concentrate in Messico, Repubblica Ceca, Cina, Ucraina, Brasile, Russia, Canada e Corea del Sud.

Fin dai tempi antichi, i depositi di grafite hanno suscitato l'interesse dell'umanità. Oggi, queste risorse naturali vengono sviluppate per fornire all'industria materiali con le qualità richieste. La grafite si trova in graniti, rocce calcaree, mica o gneiss sotto forma di inclusioni fibrose o cristalline. L'estrazione viene effettuata con metodi a cielo aperto e sotterranei.

Costo della grafite

La grafite, la cui densità e purezza influiscono sul suo valore, è ora venduta a prezzi abbastanza ragionevoli. Ciò è influenzato dalla dimensione dei suoi cristalli, nonché dal contenuto di carbonio. Più è alto, più è costosa la grafite. Con un contenuto di carbonio sufficientemente elevato, le proprietà fisiche del materiale aumentano. Questo è prezioso per l'industria in un'ampia varietà di settori.

Oggi il costo medio della grafite è di circa 45 rubli/kg. Se è stato elaborato artificialmente, il costo aumenta in modo significativo. Inoltre, il prezzo di un minerale naturale dipende dalla posizione del deposito.

Conoscendo le principali proprietà e caratteristiche della grafite, possiamo concludere che sia il costo che le qualità tecniche del materiale dipendono dalla sua densità. Pertanto, il minerale estratto in natura è soggetto a successive lavorazioni. Questo ne es alta le qualità.