元素が複数の形態で存在し、その形態の 1 つが同じ化学的性質を持ち、物理的性質が異なる場合、その形態は元素の同素体と呼ばれます。グラファイトは、炭素同素体構造を形成する炭素の同素体の 1 つです。
グラファイトは、異なる層が弱いファン デル ワールス力によって結合された層状構造のため、柔らかく滑りやすいため、互いに滑ります。このため、自転車のチェーンオイルの成分として使用されるなど、多くの潤滑剤の成分として使用できます。
グラファイトは、各炭素原子が 3 つの強力な共有結合で結合されているため、融点が高くなります。また、電気の良導体であるため、電気分解中の電極の材料として使用するのに適しています.
黒鉛の種類
- 天然グラファイト
これは、鉱物と天然の黒鉛炭素からなる化合物です。摂氏約 3650 度の安定した温度範囲で、熱と電気の最高の伝導体の 1 つです。
- 静脈グラファイト
それは裂け目または骨折で発生し、大規模な発生として現れます。それは、広範な熱と温度のために原油に由来し、グラファイトに変換されます.純度レベルは約 70% です。車のブレーキなどの高摩擦用途に使用されます。
- 合成グラファイト
合成黒鉛は、天然のものよりも結晶性が低く、コークスと髄からできています。
人造黒鉛には 2 種類あります:-
- 1 つ目は、コール タール ピッチと焼成石油を電気炉で爆破して形成された純粋な炭素です。
- 2 番目のものは、か焼された石油ピッチを摂氏約 2800 度で広範囲に加熱することによって生成されます。
グラファイトの構造
グラファイトは六角形の環からなる層状構造をしており、各炭素原子は 120 度の C-C-C 結合角で 3 つの結合を形成し、4 つ目の結合は残して sp2 混成になっています。弱いファン デル ワールス引力がグラファイトの層をまとめます。
層を一緒に保持する力が弱いため、層が互いに滑ることがあります。グラファイト層は 3.40 Å の距離で互いに分離されています。炭素-炭素結合の結合長は 1.41 Å です。黒色で不透明で、相対密度は 2.3 です。
グラファイトの結合の種類
グラファイトは二次元の平面構造を持っています。その中の各炭素はsp2ハイブリダイズしています。個々の炭素原子は、共有結合を介して隣接する 3 つの炭素原子に結合し、単層で六角形の平面環を形成します。各原子の最後の自由価電子は、異なる層の間を自由に移動できます。
炭素原子間に存在する強力な共有結合は、破壊するために膨大な量のエネルギー入力を必要とします。それは異なる六角形の層に配置されています。ただし、異なるグラファイト層間には弱い分子間力しか存在しません。これが鉛筆に黒鉛が使われる理由です。
異なるグラファイト層の間の結合を壊すのに必要なエネルギーはそれほど多くありません。グラファイトが際立っているのは、電気を通すという特性だけです。グラファイトの炭素は、他の 3 つの炭素と結合しています (原子価により最大 4 つまで結合できます)。これは、自由電子が構造全体を移動できることを意味します。電気は電子の流れとして定義されるため、グラファイトのこの特性により、グラファイトは優れた伝導体になります。
グラファイト結合の用途:
<オール>これらのすべてのアプリケーションでは、グラファイトを多数の材料に結合する必要があります。
グラファイトの使用
<オール>結論
炭素の同素体は、化学的性質は似ているが物理的性質が異なるさまざまな形態の炭素です。炭素の最外殻には 4 つの価電子があり、他の炭素原子と結合して不活性状態になるため、炭素には多くの同素体があります。炭素の同素体には、結晶同素体と非晶質同素体の 2 種類があります。この記事では、結晶性炭素同素体構造の 1 つであるグラファイトとその重要性についての知識を得ました。また、グラファイトの構造、グラファイトの結合、その特性、種類、および産業や日常生活におけるさまざまな用途についても説明しました.
