Графит

Википедия — ирекле энциклопедия мәғлүмәте
Перейти к навигации Перейти к поиску
Графит
Graphite - C.jpg
Формула C (углерод)
Сингония Гексагональная (планаксиальная)
Төҫө Серый, чёрный стальной
Һыҙат төҫө Чёрная
Ялтырауығы Металловидный
Үтә күренеүсәнлеге Непрозрачный
Ҡатылығы 1–2
Йәбешеүсәнлеге Совершенная по {0001}
Тығыҙлығы 2,09–2,23 г/см³

Графит (от бор. грек. γράφω «яҙыу») — саф (тәбиғи, самородный) элементтар класына ҡараған минералдарҙың, углеродтың аллотроп модификацияларының береһе.Төҙөлөшө ҡатламдарҙан тора. Кристалл рәшәткәһе ҡатламдары бер-береһенә ҡарата төрлөсә урынлашып, бер нисә политип барлыҡҡа килтерә. Ҡатламдары ҡытыршыраҡ, яҫы тиерлек, алты мөйөшлө углерод атомдарынан тора. Кристалдары пластинка кеүек, тәңкәле. Яҫы һәм түңәрәк, радиус буйынса нурлы агрегаттар булдыра, концентрик зоналы төҙөлөшлө агрегаттар һирәк осрай. Ҙур кристаллы киҫәктәрҙә өсмөйөшлө штриховка була (0001). Тәбиғи графиттың бер нисә төрө бар: тығыҙ кристаллик(жильный), кристалл (тәңкәле), криптокристаллик (аморф, микрокристаллический) кристалл һәм ҙурлығы менән айырыла (греч.криптос- йәшерен,тайный, скрытый).

Тарихтан[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Графит боронғо замандарҙан билдәле, әммә уны уны ҡулланыу тарихы тураһында мәғлүмәттәр табып булмай, сөнки уның буяу, яғылыу үҙенсәлектәре башҡа минералдарҙыҡына, мәҫәлән, молибдениттыҡына оҡшаған. Графитты ҡулланыуҙың иң иртә дәлиле булып Боя-Марица (4000 лет до н. э.) мәҙәниәтендәге ошо минерал менән буялған балсыҡ һауыт-һаба тора. «Графит» атамаһын 1789 йылда Вернер Абраам тәҡдим итә, шулай уҡ «ҡара ҡурғаш» (ингл. black lead), "карбид тимере ", «көмөш ҡурғаш» тигән атамалар ҙа осрай[1].

Физик үҙенсәлектәре[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Электр тогын яҡшы үткәрә. Ныҡлыҡ кимәле түбән (Моос шкалаһы буйынса 1). Сағыштырмаса йомшаҡ. Юғары температурала ҡатыраҡ, ләкин муртыраҡҡа әйләнә. Тығыҙлығы 2,08—2,23 г/см3. Ҡара -һоро төҫтә, металл төҫлө ялтыр. Иремәй, һауаһыҙ йылытҡанда тотороҡло. Һыйпап ҡарағанда майлы (шыма). Тәбиғи графитта 10-12 % балсыҡ һәм тимер окиселдары ҡатнашмаһы бар. Ышҡылған саҡта тәңкәләре ҡойола башлай (был үҙенсәлеге ҡәләмдәрҙә ҡулланыла).

Графиттың йылы үткәреү һәләте уның маркаһына, температураһына һәм төп яҫылыҡтар йүнәлешенә ҡарап 100—354,1 Вт/(м·К),[2].

Электр үткәреүсәнлек графит монокристалдарында анизотроп, базис яҫылыҡҡа параллель йүнәлештә металдарға яҡын , перпендикуляр  йүнәлештә— йөҙәр тапҡырға кәмерәк. Иң юғары электр үткәреүсәнлеккә рекристалләштерелгән графит эйә.

Графиттың теплоемкость күрһәткесе- 300 ÷ 3000 <i id="mwNA">дебаевский</i> моделе[3]. [4][5][6][7].

Иреү температураһы — 3845-3890 °C, 4200 °C ҡайнай башлай.1 кг графит яндырғанда 7832 ккал йылы бүленеп сыға.

Графит монокристалдары диамагнит, базислы (төп) яҫылыҡта магнитланыу һәләте (магнитовосприимчивость) бик әҙ һәм ортогональ базислы яҫылыҡтарҙа көслөрәк.2400 К булғанда Холл коэффициенты ыңғайҙан тиҫкәрегә үҙгәрә.

Химик үҙенсәлектәре[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Күп матдәләр (һелтеле металдар, тоҙҙар менән) берләшмәләр (включения) барлыҡҡа килтерә .

Кислород менән реакцияға юғары температурала, углекислый газ бүленеп сыҡҡансы яна. Контролләп булған шарттарҙа фтор ҡушып (CF) алып булаx.

Окиселдәр булдырмаусы кислоталарҙа иремәй.

Структураһы[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

β-графит

Һәр углерод атомы уның тирәһендәге башҡа углерод атомдары менән ковалент бәйле .

Ике графит модификацияһы бар: α-графит (гексагональный P63/mmc) һәм β-графит (R ромбоэдрический(-3)m). Ҡатламдар урынлашыуы менән айырылалар. α- графиттың һәр бер ҡатлаындағы атомдарҙың яртыһы алтымөйөштөң аҫтында һәм өҫтөндә урынлашҡан (АВАВАВА… тәртибендә теҙелгән …), ә β- графитта һәр дүртенсе ҡатлам беренсеһен ҡабатлай. Ромбоэдрик графитты гексагональ күсәрҙә күрҙһәтеү уңайлыраҡ, шул саҡта уның төҙөлөшөнөң ҡатламдарҙан торғаны күренә.

β-графит таҙа килеш осрамай, сөнки метастабиль фаза булып тора. Ләкин тәбиғи графитта ромбоэдрик фаза 30 % етә. 2500-3300 градусҡа тиклем йылытҡанда ромбоэдрик графит тулыһынса гексагоналгә әйләнә.

Тәбиғәттә табылыу шарттары[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Бергә табыла торған минералдар: пирит, гранаттар, шпинель. Температураһы юғары булған вулкан һәм магматик тау тоҡомдарында , пегматит һәм скарндарҙа, барлыҡҡа килә. Вольфрамит һәм башҡа минералдар булған кварц ятҡылыҡтарында уртаса температурала гидротермаль полиметалл ятҡылыҡтарында осрай. Метаморфик тоҡомдарҙа — кристалл һәүерташтарҙа, гнейс, мәрмәрҙә йыш осрай. Ҙур ятҡылыҡтар трапптарҙың ташкүмер ҡатламдарына тәьҫир итеүе арғаһанды таш күмер пиролизы һөҙөмтәһендә барлыҡҡа килә (йәшеренкристаллик (аморф) графитының Тунгус бассейны, Курейский скрытокристаллический ятҡылыҡтары, Ногинский ятҡылыҡтары (хәҙер эшкәртелмәй). Метеориттарҙың акцессор минералы. Ион масс-спектрометрияһы юлы менән Рәсәй ғалимдары графитта металлоорганик нанокластерҙар формаһында алтын, көмөш һәм платиноидар тапҡан (ағалтын-платина, палладий, иридий, осмий һәм башҡа) тапҡан

Яһалма синтез[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Яһалма графит алыуҙың ысулдары:

  • Ачесон графиты: кокс һәм пек ҡатышмаһын 2800 °C тиклем йылытыу юлы менән.
  • Рекристаллизацияланған графит: кокс, пек, тәбиғи графит һәм карбит булдырыусы элементтарҙан торған ҡатышманы термомеханик эшкәртеү.
  • Пиролитик графит: кокслаштырыу, ярым кокслаштырыу бер температурала газ углеводородтары 1400—1500 °c вакуум барлыҡҡа 2500-3000 температураға тиклем йылытыла, һуңынан пироуглерод °c булһа МПа баҫым 50 (барлыҡҡа килгән продукттарҙың — пирографлять; электротехник сәнәғәттәр ҡулланылыуы был атамаларҙың «электрографлять»).
  • Домна графиты: бик күп итеп иретелгән суйынды әкрен генә һыуытҡанда барлыҡҡа килә
  • Карбид графиты: карбидтарҙың термик тарҡалыуы ваҡытындабарлыҡҡа килә.

Эшкәртеү[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Графитты эшкәртеп, графиттың төрлө маркаһын һәм унан башҡа әйберҙәр ҙә эшләйҙәр.

Графиттың тауар сорттары графит мәғдәнен байытыу юлы менән алына. Таҙартыу дәрәжәһенә ҡарап графит концентраттарын ҡулланыу өлкәләре буйынсасәнәғәт маркаларына бүләләр, уларҙың һәр береһенең физик- һәм химик, технологик үҙенсәлектәренә талаптар бар.

Рәсәй ғалимдарының һуңғы ваҡытта яһаған асыштары графит мәғдәненән алтын һәм платиноидтар алыу мөмкинлеге барлыҡҡа килде.

Графитты термокиңәйтелгән графитҡа әйләндереү[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Беренсе этапта башланғыс кристаллик графитты кристалл окислайҙар. Окислау көкөрт һәм азот кислотаһы молекулаларын окислитель (водород пероксиды, перманганат надпероксиды һ. б.) менән бергә графиттың кристаллик рәшәткәһе ҡатламдары араһына индереүгә ҡайтып ҡала . Окисланған графитты йыуалар һәм киптерәләр. Артабан окисланған графитты Т=1000 °C 400—600 °C/с тиҙлек менән ҡыҙҙыралар. Йылытыу процесы бик тиҙ барғанлыҡтан, графиттың кристаллик рәшәткәһенән газлы матдәләр бик тиҙ бүленеп сыға. Газлы продукттар кристалдар араһында бик ҙур баҫым булдыра (300—400 атм тиклем) .Көкөрт кислотаһын ҡулланған осраҡта алынған материалда был ваҡытта бер аҙ көкөрт ҡала. Унан һуң термокиңәйтелгән графитты прокат станында эшкәртәләр (ике валик араһынан үткәрәләр), ҡайһы ваҡыт уны ниндәйҙер материал менән нығыталар (армирование), присадкалар өҫтәйҙәр һәм кәрәкле әйбер алыр өсөн баҫтыралар (пресслайҙар) .

Яһалма графиттың төрлө маркаһын алыу өсөн графит эшкәртеү[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Яһалма графит етештереү өсөн башлыса наполнитель итеп нефть коксын һәм бәйләүсе итеп ташкүмер пегын ҡулланалар . Графиттың төрлө конструкцияларға яраған маркаһын эшләгәндә наполнителгә өҫтәлмә итеп тәбиғи графит менән ҡоромдо ҡулланалар. Бәйләүсе йәки һеңеүсе матдә булараҡ ташкүмер пегы урынына синтетик ыҫмалалар, мәҫәлән, фуран йәки фенол ыҫмалаларын, ҡулланалар

Яһалма графит эшләүҙең төп технологик этаптары:

  • кокс әҙерләү (ваҡлау, ҡыҙҙырып алыҡ, тарттырыу һәм төрлө киҫәктәрәгә айырыу өсөн иләү);
  • бәйләүсе әҙерләү;
  • углерод массаһын әҙерләү (кокстың дозаһы билдәләү һәм бәйләүсе менән бутау);
  • «сей» (яндырылмаған) әҙерләмәләрҙе матрица итеп әҙерләү йәки прошивной пресс мундштугы аша сығарыу;
  • әҙерләмәләрҙе утта ҡыҙҙырып алыу;
  • әҙерләмәләрҙе графитациялау (бик юғары температурала ҡыҙҙырыу);
  • әҙерләмәләрҙе кәрәкле әйбер ҙурлығына еткереп механик эшкәртеү .

Ҡулланыу[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Сувенир графит киҫәге.

Графитты ҡулланыу уның уникаль үҙенсәлектәренә бәйле.

  • иретеү тигелдәрен, футеровочный плита эшләү өсөн
  • электродтар, йылытыусы элменеттар— юғары электр үткәреүсәнлеге һәм төрлө агрессив һыу ҡатнашмаларына химик тотороҡлолоғо (затлы металдар ҡарағанда күпкә юғары) арҡаһында.
  • Әүҙем металдарҙы иретелгән берләшмәләр электролизы методы менән алыу өсөн сайыр утлы электролизлау ысулы. Атап әйткәндә, алюминий алғанда графиттың бер юлы ике үҙенсәлеген файҙаланалар:
  1. Электр үткәреүсәнлеге яҡшы, һәм эҙемтә булараҡ — ул электродтар эшләүгә яраҡлы
  2. Электродта барған реакция продукттарының газ хәлендә булыуы — углекислый газ. Тимәк электролизерҙан ул үҙе сыға һәм уны реакция зонаһынан ситкә ебәреү өсөн махсус саралар кәрәкмәй. . Был алюминий етештереү технологияһын күпкә еңеләйтә..
  • ҡаты майлау материалдары, ҡатнаш шыйыҡ һәм паста кеүек майҙарҙа (мазка).
  • пластмасса тултырғысы.
  • ядро реакторында нейтрондарҙы әкренәйтеүсе.
  • ҡара графит ҡәләмдәр эшләү өсөн (каолин менән бергә).
  • синтетик алмас алыу өсөн.
  • в качестве эталона длины нанометрового диапазона для калибровки сканеров сканирующего туннельного микроскопа и атомно-силового микроскопа.[8][9]
  • для изготовления контактных щёток и токосъёмников для разнообразных электрических машин, электротранспорта и мостовых подъёмных кранов с троллейным питанием, мощных реостатов, а также прочих устройств, где требуется надёжный подвижный электрический контакт..
  • баллистик ракеталар һәм кире ҡайта торған космос аппараттарының баш яғын ныҡ юғары температуранан һаҡлау өсөн.
  • юғары омлы ток үткәреүсе елемдәрҙең ток үткәреүсе компоненты.

Иҫкәрмә[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  1. Графит — Кругосвет энциклопедияһынан
  2. Графит. Справочный материал
  3. Малик В. Р., Ефимович Л. П. Термодинамические функции алмаза и графита в интервале температур 300÷3000 К.//Сверхтвёрдые материалы, 1983, № 3, с. 27—30.
  4. Hove J.E. Some physical properties of graphite as affected by high temperature and irradiation.//in: Proc.First SCI Conf. on Indastrial Carbons and Graphites (Soc.Chem.Ind.,London.,1958, p.501-507)
  5. Rasor N.S., Mc Clelland J.D.J. //J.Phys.Chem.Solids, 1960, v.15, № 1—2, p. 17—20
  6. Sheindlin A.Ye., Belevich I.S., Kozhevnikov I.G.//Physics of Heat at High Temperatures, 1972, 10, p.907
  7. Андреев В. Д. Избранные проблемы теоретической физики — Киев: Аванпост-Прим,. — 2012.
  8. R. V. Lapshin Automatic lateral calibration of tunneling microscope scanners (итал.) // Review of Scientific Instruments (инг.)баш. : diario. — USA: AIP, 1998. — Т. 69. — № 9. — С. 3268—3276. — ISSN 0034-6748. — DOI:10.1063/1.1149091
  9. R. V. Lapshin Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Real mode (инг.) // Applied Surface Science : journal. — Netherlands: Elsevier B. V., 2019. — Т. 470. — С. 1122—1129. — ISSN 0169-4332. — DOI:10.1016/j.apsusc.2018.10.149

Әҙәбиәт[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Сығанаҡтар[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]