グラファイトの特性

グラファイトは炭素の結晶形態であり、通常、フレークまたは結晶層として変成岩に発生します。それは、炭素質堆積物の変成作用によって形成されます。自然界では、火成岩、隕石、鉱物の石墨にも含まれています。人工的に、砂と酸化第二鉄を混ぜた粉末コークスを加熱することで作ることができます。

グラファイトは、その構成炭素原子が共有結合によって強く保持されているため、共有結合固体です。これは炭素の中で最も安定した形態であり、高圧と高温にさらされるとダイヤモンドに変わる可能性がありますが、それには何百万年もかかります.グラファイトの特性は、その構造により、他の共有結合固体とは異なります。

概要

グラファイトは非金属である純粋な炭素の一種ですが、金属と非金属の両方の特性を示します。グラファイトの特性は、その結晶構造に起因する可能性があります。

グラファイトは、各炭素が sp2 混成された 2 次元の平面構造を持っています。単層では、個々の炭素原子は、六角形の平面環を形成する共有結合を介して、隣接する 3 つの炭素原子に結合しています。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。リングでは、炭素-炭素共有結合の長さは 141.5 pm であり、これは強い結合を示しています。したがって、グラファイトは二次元のシート状のポリマーリングを持っています。各シートまたは層は、ベンゼン環の縮合系と見なすことができます。連続する 2 つのシートは、約 340 pm 離れています。連続する 2 つの層の間のこの大きな距離は、共有結合の形成を許可しません。連続する層は、それらを保持しているファン デル ワールス力が弱いため、一方を他方の上にスライドさせることができます。

黒鉛の物理的性質

グラファイトは、金属光沢のある灰色がかった黒色の不透明な物質です。紙に黒い染みがついています。グラファイトは柔軟ですが、伸縮性はありません。上記のグラファイトの構造は、グラファイトの特徴的な特性を次のように説明するために使用できます。

黒鉛の化学的性質

グラファイトの化学的性質は次のとおりです:

C + ½ O2 → CO

C + O2 → CO2

グラファイトの使用

グラファイトの特性により、次の分野で広く使用されているユニークな材料となっています:-

• グラファイトは柔らかく滑りやすいため、潤滑剤の一種であるグリースとして使用されます。
• 電気伝導率が高いため、黒鉛は電気炉の電極の製造に反映されています。
• グラファイトは融点が高いため、金属を溶かするつぼを作るのに適しています。また、グラファイト プレートの形で耐火システムにも使用されます。
• グラファイトは、熱伝導率と熱膨張係数が低いため、ヒートシンク、炭素繊維、熱交換器の優れた材料として注目されています。
• グラファイトは紙に黒い跡を残すため、鉛筆の芯に広く使用されています。

• グラファイトの高温での機械的特性と化学的に不活性な性質により、原子力用途で非常に価値があります。中性子の速度を遅くする減速材として原子炉で使用されます。

結論

グラファイトの独自性は、その結晶構造に起因する可能性があります。グラファイト、または黒鉛は、純粋な炭素でできた、灰色がかった黒色の不透明な共有結晶性固体です。グラファイトは非金属ですが、金属光沢があり滑りやすいです。密度が低く、融点が高く、熱膨張係数です。他の非金属とは異なり、高い熱伝導性と電気伝導性を備えています。化学的に、グラファイトは不活性で、熱や圧力に強く、標準温度で水や空気と反応しません。しかし、非常に高い温度と強い酸化雰囲気では、グラファイトは酸化を受けて二酸化炭素を形成します。バルクでは不燃性ですが可燃性です。還元剤として作用し、強力な酸化剤と激しく反応します。

グラファイトは、その独特の特性により、鉛筆の芯の製造、電気炉の電極、高熱用途、鉄鋼およびガラス産業、原子炉の潤滑剤として使用されています。