Grafiet: dichtheid, eigenschappen, applicatiekenmerken en typen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Grafiet is een stof die van nature voorkomt. Dit is een van de modificaties van koolstof, die wordt gekenmerkt door een bepaald kristalrooster. Dit bepa alt de eigenschappen die grafiet heeft. Koolstof komt in de natuur in twee hoofdvormen voor. Dit zijn grafiet en diamant. Hun chemische formule is identiek, maar hun fysieke eigenschappen zijn radicaal anders.

Het is de structuur van het kristalrooster die deze kenmerken beïnvloedt. Het heeft vrije elektronen die de fysieke eigenschappen van materie bepalen. Grafiet, waarvan de dichtheid, typen en reikwijdte voor veel industrieën interessant zijn, is het overwegen waard in meer detail.

Basisfuncties

Grafiet is een grijze stof met een metaalachtige glans. Het heeft een hoge thermische geleidbaarheid (3,55 W/deg./cm). Hierdoor wordt grafiet actief gebruikt in verschillende industrieën. Dit cijfer is hoger dan dat van een baksteen, wat wordt verklaard door de aanwezigheid van mobiele elektronen in het kristalrooster. Ze dragen ook bij aan een goede elektrische geleidbaarheid. In alle aggregatietoestanden wordt deze stof gekenmerkt door een lage stroomweerstand (van 0,4 tot 0,6 ohm).

Grafiet is een inerte stof die niet wordt opgelost door chemisch actieve componenten. Dit is alleen mogelijk wanneer het in het medium van gesmolten metaal met een hoog kookpunt terechtkomt. Grafiet smelt onder dergelijke omstandigheden volledig en vormt carbiden.

Lage wrijvingscoëfficiënt en hoog smeltpunt resulteren in goede afdichtingseigenschappen. De dichtheid van grafiet (kg/m3) is 2,23, maar tegelijkertijd buigt en snijdt het materiaal goed.

Structuur

Gezien de dichtheid van grafiet, evenals eigenschappen en typen, is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan de structuur ervan. Dit is een gelaagde substantie. De koolstofatomen zijn opgesteld in een honingraatachtig kristalrooster. Zeshoeken in één laag passen precies in elkaar. De relatie tussen elk niveau is echter zwak. Het is deze functie die het gemakkelijk maakt om grafiet te breken.

Op de schaal van Mohs is de hardheid van het materiaal één. Ter vergelijking: deze indicator is 10 voor diamant en 5 voor porcellanato. Bij een temperatuur van 1500 ° C kan volgens wetenschappers het kristalrooster van grafiet worden omgezet in diamant.

Tijdens industriële verwerking verandert de structuur van materie. Tegelijkertijd hebben verschillende soorten grafiet verschillende eigenschappen. Als het gewonnen materiaal niet kunstmatig is verwerkt, is het een natuurlijke stof.

Natuurlijk grafiet

Grafiet, waarvan de dichtheid en eigenschappen aanzienlijk verschillen, afhankelijk van het merk van de fabrikant, wordt in natuurlijke omstandigheden in 2 hoofdvarianten aangetroffen. Eerste typezeshoekig genoemd. Het heeft een kristalrooster waarin de helft van de atomen in elke laag zich boven en onder het midden van de zeshoek bevindt.

De tweede modificatie is rhombohedral. Elke vierde laag herha alt de eerste. Deze wijziging komt in de natuur alleen voor in de vorm van onzuiverheden. Als deze stof wordt verwarmd tot een temperatuur van 2500-3300 K, verandert het kristalrooster in een hexagonaal. Onder natuurlijke omstandigheden wordt het materiaal vaker in deze vorm aangetroffen.

Compositie

In de natuur wordt grafiet nooit in zijn pure vorm gevonden. Het bevat een vrij grote hoeveelheid as (soms tot 20%). Het bestaat uit veel verschillende verbindingen (FeO, MgO, CuO, CaO, enz.). Tot 2% van de massa in natuurlijk grafiet kan worden ingenomen door gassen. Bitumen en water kunnen ook aanwezig zijn.

De dichtheid van grafietpoeder varieert afhankelijk van de dispersie, de aanwezigheid van poriën. De bovenstaande waarde kan worden verlaagd tot 2,09 kg/m3. Grafiet voelt vettig aan. Als je het met je handen aanneemt, blijft er een kenmerkend merkteken op je vingers achter. Daarom worden staven voor een eenvoudig potlood gemaakt van dergelijk materiaal. Het laat een duidelijk teken achter op papier.

Kunstmatig grafiet

Voor de productie is het erg belangrijk om te overwegen wat de dichtheid van grafiet is. De natuurkunde maakt duidelijk dat hoe groter de dichtheid van deze stof, hoe groter de thermische geleidbaarheid. Kunstmatig grafiet wordt gekenmerkt door een hoge zuiverheid (tot 99%). Het verhoogt ook de dichtheid van het materiaal aanzienlijk.

De productie van geraffineerd grafiet wordt uitgevoerd door thermochemische en thermomechanische invloeden. Voor elke productietak wordt een stof met een bepaald aantal eigenschappen geproduceerd. Dit maakt het mogelijk om te voldoen aan de behoeften van de industrie op het gebied van grafiet met bepaalde fysieke kenmerken.

Etikettering van kunstmatige stoffen omvat een uitsplitsing van materiaalsoorten naar bestemming. Er zijn gieterij-, elektrokoolstof-, batterij-, elementair-, smeer- en potloodgrafiet. Er zijn ook speciale kwaliteiten die worden gebruikt in kernreactoren.

Toepassingsgebied

Tijdens de productie worden bepaalde eigenschappen van grafiet ingesteld. Het gebruik van deze stof is geheel aan hen. Grafiet wordt in de metallurgie gebruikt bij de vervaardiging van vuurvaste vormen of pollepels, containers. Bij het gietproces wordt het poeder van de aangeboden stof als smeermiddel gebruikt. Een van de componenten van vuurvaste stenen is ook grafiet. Het wordt aan het mengsel toegevoegd bij de vervaardiging van kunststoffen.

Dit materiaal wordt ook gebruikt voor de vervaardiging van contacten voor elektrische apparaten. Dit wordt mogelijk gemaakt door de elektrisch geleidende eigenschappen van de stof.

Grafietpotloden zijn misschien bij iedereen bekend. Dit materiaal wordt ook gebruikt bij de productie van sommige soorten verf. In dit geval wordt zwart (en niet grijs) grafiet gebruikt. Deze verf heeft anticorrosieve eigenschappen.

Kunstmatige diamanten worden verkregen uit het gepresenteerde natuurlijke mineraal. Ze worden gebruikt wanneerproductie van zware snijgereedschappen. In de machinebouw fungeert grafietpoeder als materiaal voor lagers, evenals voor zuiger- en afdichtingsringen. Als smeermiddel is het geschikt voor het verwerken van fietskettingen, autoveren, deurscharnieren.

Zelfs veel medicijnen bevatten grafiet.

Voedseltoepassingen

De aangeboden stof wordt ook veel gebruikt in de voedingsindustrie. Om dit te doen, ondergaat het tijdens de productie een bepaalde verwerking. De dichtheid van ijzer, ethylalcohol, grafiet en suiker is om voor de hand liggende redenen anders. Maar het gepresenteerde materiaal kan sommige stoffen zowel bevatten als er deel van uitmaken. Het wordt gevonden in paraffine, esters, alcohol en zelfs suiker.

Dit kan worden geverifieerd door een eenvoudig experiment. Eerst moet je een stuk suiker nemen. Het wordt op een hard deksel geplaatst en afgedekt met een dop (u kunt een vingerhoed gebruiken). Vervolgens wordt het metaal waarmee de suiker is bedekt sterk verhit. Na verloop van tijd komt er scherpe rook onder de vingerhoed vandaan. Als je er een lucifer bij brengt, zal het gas branden.

Als de rook stopt met uitstoten, kun je de vingerhoed verwijderen. Op het deksel zit een zwarte massa. Dit is steenkool. Het is de koolstof waaruit grafiet is gemaakt.

In de natuur zijn

Grafiet, waarvan de dichtheid afhangt van de zuiverheid, wordt in vrij grote hoeveelheden in de natuur aangetroffen. Over de hele wereld wordt jaarlijks ongeveer 600 duizend ton van deze stof gewonnen. De grootstezijn reserves zijn geconcentreerd in Mexico, Tsjechië, China, Oekraïne, Brazilië, Rusland, Canada en Zuid-Korea.

Sinds de oudheid wekten grafietafzettingen de interesse van de mensheid. Tegenwoordig worden deze natuurlijke hulpbronnen ontwikkeld om de industrie te voorzien van materialen met de vereiste kwaliteiten. Grafiet wordt gevonden in graniet, kalkhoudende rotsen, mica of gneis in de vorm van vezelige of kristallijne insluitsels. Mijnbouw wordt uitgevoerd door middel van open pit en ondergrondse methoden.

Grafietkosten

Grafiet, waarvan de dichtheid en zuiverheid de waarde beïnvloeden, wordt nu tegen redelijk redelijke prijzen verkocht. Dit wordt beïnvloed door de grootte van de kristallen en het koolstofgeh alte. Hoe hoger het is, hoe duurder grafiet. Bij een voldoende hoog koolstofgeh alte nemen de fysische eigenschappen van het materiaal toe. Dit is waardevol voor de industrie in een grote verscheidenheid aan industrieën.

Vandaag de dag zijn de gemiddelde kosten van grafiet ongeveer 45 roebel/kg. Als het kunstmatig werd verwerkt, stijgen de kosten aanzienlijk. Ook is de prijs van een natuurlijk mineraal afhankelijk van de locatie van de afzetting.

Bekend met de belangrijkste eigenschappen en kenmerken van grafiet, kunnen we concluderen dat zowel de kosten als de technische eigenschappen van het materiaal afhankelijk zijn van de dichtheid. Daarom is het mineraal dat in de natuur wordt gewonnen, onderhevig aan latere verwerking. Dit versterkt zijn kwaliteiten.