黒鉛の構造と用途

グラファイトは、一般に石墨または黒鉛として知られており、炭素ベースの鉱物です。これは、六方晶構造系を持つ天然に存在する炭素の形態です。グラファイトの名前は、ギリシャ語で「書く」という意味の「graphein」に由来します。グラファイトは火成岩と変成岩に存在します。灰色がかった黒色で、不透明で光沢があります。軟らかく、比重が非常に小さい鉱物です。鉛筆、冶金、製造に使用されます。地球の表面で炭素が熱と圧力で処理されると、グラファイトが形成されます。グラファイトは、金属と非金属の両方の性質を備えているため、ユニークな素材です。

グラファイトの分類:

グラファイトは主に 2 つのカテゴリに分類できます。

• 天然グラファイト:

天然黒鉛は、地球の地殻で自然に形成される鉱物です。グラファイトカーボンで構成されています。このグラファイトは鉱山から抽出され、見つかった場合は他の鉱物と混合されています。浮選やろ過などの鉱物処理が必要です。

天然グラファイトは広い温度範囲で安定しており、熱と電気の優れた伝導体です。

結晶化度に基づいて、この鉱物は次の 3 つのカテゴリに分類できます。

• 高結晶性
• アモルファス
• フレーク

• 合成グラファイト:

コークスとピッチは人造黒鉛の製造に使用できます。天然グラファイトよりも結晶性が低くなりますが、より純粋です。

人造黒鉛には次の 2 種類があります:

グラファイトの構造:

グラファイトは共有結合構造を持っています。つまり、各炭素原子は共有結合によって他の 3 つの炭素原子と結合しています。炭素原子は六角形のパターンで配置され、シート状の構造を形成し、シートは弱い力で互いに結合しています。

複数のシートが互いに平行に取り付けられています。グラファイトでは、原子は sp2 混成を示します。グラファイトの個々の層はグラフェンとして知られています。各層の炭素原子は、結合長が 0.142 nm、平面間隔が 0.335 nm のハニカム格子に編成されています。層間の距離は、各層の原子間の距離の 2.5 倍です。

各炭素原子の電子のうち 3 つを使用して、最も近い 3 つの電子と単純な結合を作成します。 4 番目の電子は結合準位にとどまります。各炭素原子の「予備」電子は、1 つの層の原子シート全体で非局在化します。

グラファイトの構造を以下に示します:

グラファイトの用途と用途:

グラファイトはさまざまな分野で多くの用途があります:

耐火物質:

高温での安定性と化学的不活性により、黒鉛は、耐火材料やマグカーボン耐火レンガなど、人類の多くの耐火物に使用されています。るつぼ、型、ひしゃくの製造にも使用されます。

グラファイトは、鉄を生産する高炉の生産に使用されます。

グラファイトの電極は、電気冶金炉および鋼の処理に使用される炉で使用されます。

化学産業:

化学産業では、グラファイトはアーク炉での炭化カルシウムとリンの製造に使用されます。グラファイトは、電解プロセスの陽極として使用されます。

原子力産業:

グラファイトは、原子炉の減速材ロッドと反射器コンポーネントの製造に使用されます。

電気産業:

カーボンブラシと電気モーターの製造。

機械的用途:

グラファイト材料は、エンジニアリング部門でスラストおよびジャーナル ベアリング、ピストン リング、ベーンの製造に使用されます。

グラファイトのその他の用途:

冶金

潤滑剤として

塗料の製造。

鉛筆の製造において。

結論:

グラファイトは、柔らかく天然に存在する炭素の鉱物形態です。黒鉛には、天然黒鉛と人造黒鉛の2種類があります。グラファイトは灰色がかった黒色です。それは地球の地殻に自然に見られます。グラファイトは地球の表面に見られます。冶金、コーティング、塗料の製造などに使用されます。グラファイトの構造設計はハニカム状であり、互いに強い結合で接続され、シートを形成します。多くのシートが弱い結合で取り付けられています。