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我想學(xué)過化學(xué)的朋友多多少少對石墨都有些了解吧,石墨其實就是碳元素的另一種結(jié)構(gòu)體,也就是說是碳元素的一種同素異形體,是結(jié)晶形碳,每個碳原子周邊連接三個碳原子,以共價鍵的形式在一起相互作用,形成共價分子,石墨也是一種導(dǎo)電材料。
由于石墨的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,故石墨可以用來當(dāng)作鉛筆芯、顏料、拋光劑等,用石墨寫出的字可以保存很長的時間。石墨具有耐高溫的性質(zhì),因此可以用它來作耐火材料,例如:在冶金工業(yè)中用到的坩堝就是用石墨來制造而成的。
石墨內(nèi)部的碳原子呈層狀排列,一個碳原子周圍只有3個碳原子與其相連,碳與碳組成了六邊形的環(huán)狀,無限多的六邊形組成了一層。層與層之間聯(lián)系力非常弱,而層內(nèi)三個碳原子聯(lián)系很牢,因此受力后層間就很容易滑動,這就是石墨很軟能寫字的原因。
金剛石內(nèi)部的碳原子呈“骨架”狀三維空間排列,一個碳原子周圍有4個碳原子相連,因此在三維空間形成了一個骨架狀,這種結(jié)構(gòu)在各個方向聯(lián)系力均勻,聯(lián)結(jié)力很強,因此使金剛石具有高硬度的特性。
石墨和金剛石的硬度差別如此之大,但人們還是希望能用人工合成方法來獲取金剛石,因為自然界中石墨(碳)藏量是很豐富的。但是要使石墨中的碳變成金剛石那樣排列的碳,不是那么容易的。主要是因為它具有很強的耐高溫,熱膨脹系數(shù)小,對抗性能小,尤其是對酸、堿性的抗腐蝕能力強,有著很好的化學(xué)耐腐蝕性能。十八世紀(jì)后期,人們就開始尋找合成的途徑,直至本世紀(jì)中葉。1938年學(xué)者羅西尼通過熱力學(xué)計算,奠定了合成金剛石的理論基礎(chǔ),算出要使石墨變成金剛石,至少要在15000個大氣壓、攝氏1500度的高溫條件下才可以,到50-60年代建成了能達到上述條件的儀器裝置。石墨在5-6萬大氣壓((5-6)×103MPa)及攝氏1000至2000度高溫下,再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑,可使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石。
我們都知道玉不琢不成器,同理石墨不加工不成材,由于石墨具有良好的導(dǎo)電性,潤滑性,耐腐蝕性,抗熱震性等其他金屬材料不能比的作用,目前已知的石墨制品可作為導(dǎo)電材料;石墨在常溫下具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性,不受任何強酸,強堿及溶劑的侵蝕。作為耐火材料使用;作為耐腐蝕材料;可作為耐磨和潤滑材料;作為高溫冶金及高純材料生產(chǎn)用的結(jié)構(gòu)材料;作為鑄模、壓模使用;在原子能工業(yè)及軍事工業(yè)中的使用,石墨的應(yīng)用從石墨工藝品達到航空航天等領(lǐng)域,我們都可以看到石墨制品的身影。從我國已知行業(yè)的石墨制品應(yīng)用領(lǐng)域我們不難看出石墨制品的觸角已經(jīng)深入到各行業(yè)中。