Grafit: yoğunluk, özellikler, uygulama özellikleri ve türleri

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Grafit doğal olarak oluşan bir maddedir. Bu, belirli bir kristal kafes ile karakterize edilen karbon modifikasyonlarından biridir. Bu, grafitin sahip olduğu özellikleri belirler. Karbon doğada iki ana formda bulunur. Bunlar grafit ve elmastır. Kimyasal formülleri aynıdır, ancak fiziksel özellikleri kökten farklıdır.

Bu özellikleri etkileyen kristal kafesin yapısıdır. Maddenin fiziksel özelliklerini belirleyen serbest elektronlara sahiptir. Yoğunluğu, çeşitleri ve kapsamı birçok endüstri için ilgi çekici olan grafit, daha detaylı olarak ele alınmaya değer.

Temel Özellikler

Grafit, metalik parlaklığa sahip gri bir maddedir. Yüksek ısı iletkenliğine (3,55 W/deg./cm) sahiptir. Bu nedenle, grafit çeşitli endüstrilerde aktif olarak kullanılmaktadır. Bu rakam, kristal kafeste hareketli elektronların varlığı ile açıklanan bir tuğladan daha yüksektir. Ayrıca iyi elektrik iletkenliğine katkıda bulunurlar. Tüm kümelenme durumlarında, bu madde düşük akım direnci ile karakterize edilir (0,4 ila 0,6 ohm).

Grafit, kimyasal olarak aktif bileşenler tarafından çözülmeyen inert bir maddedir. Bu, ancak yüksek kaynama noktasına sahip erimiş metal ortamına girdiğinde mümkündür. Bu koşullar altında grafit tamamen erir ve karbürler oluşturur.

Düşük sürtünme katsayısı ve yüksek erime noktası, iyi sızdırmazlık özellikleri sağlar. Grafitin yoğunluğu (kg/m3) 2.23'tür. Ancak aynı zamanda malzeme bükülür ve iyi keser.

Yapı

Grafitin yoğunluğu, özellikleri ve çeşitleri göz önüne alındığında yapısına dikkat etmek gerekir. Bu katmanlı bir maddedir. Karbon atomları petek benzeri bir kristal kafes içinde sıralanır. Bir katmandaki altıgenler birbirine sıkıca oturur. Ancak, her seviye arasındaki ilişki zayıftır. Grafit kırmayı kolaylaştıran bu özelliktir.

Mohs ölçeğinde, malzemenin sertliği birdir. Karşılaştırma için, bu gösterge elmas için 10 ve porselen taş eşya için 5'tir. Bilim adamlarına göre 1500 ° C sıcaklıkta, grafitin kristal kafesi elmasa dönüştürülebilir.

Endüstriyel işleme sırasında maddenin yapısı değişir. Aynı zamanda, farklı grafit dereceleri farklı özelliklere sahiptir. Çıkarılan malzeme yapay olarak işlenmemişse, doğal bir madde türüdür.

Doğal Grafit

Yoğunluğu ve özellikleri üreticinin markasına göre önemli ölçüde farklılık gösteren grafit, doğal koşullarda 2 ana varyantta bulunur. Birinci tip altıgen denir. Her katmandaki atomların yarısının altıgenin merkezinin üstünde ve altında olduğu bir kristal kafese sahiptir.

İkinci değişiklik eşkenar dörtgendir. Her dördüncü katman ilkini tekrarlar. Bu değişiklik doğada yalnızca safsızlıklar şeklinde gerçekleşir. Bu madde 2500-3300 K sıcaklıkta ısıtılırsa, kristal kafesi altıgen bir yapıya dönüşecektir. Doğal koşullar altında, malzeme daha çok bu formda bulunur.

Kompozisyon

Grafit, doğada asla saf haliyle bulunmaz. Oldukça fazla miktarda kül içerir (bazen %20'ye kadar). Birçok farklı bileşikten oluşur (FeO, MgO, CuO, CaO, vb.). Doğal grafit içindeki kütlenin %2'sine kadarı gazlar tarafından işgal edilebilir. Bitüm ve su da mevcut olabilir.

Grafit tozunun yoğunluğu, dağılıma, gözeneklerin varlığına bağlı olarak değişir. Yukarıdaki değer 2,09kg/m3 değerine düşürülebilir. Grafit dokunuşa yağlıdır. Ellerinizle alırsanız, parmaklarınızda karakteristik bir işaret kalacaktır. Bu nedenle, bu tür malzemeden basit bir kalem için çubuklar oluşturulur. Kağıt üzerinde net bir iz bırakır.

Yapay grafit

Üretim için grafitin yoğunluğunun ne olduğunu dikkate almak çok önemlidir. Fizik, bu maddenin yoğunluğu ne kadar büyük olursa, termal iletkenliğinin o kadar büyük olduğunu açıkça ortaya koymaktadır. Yapay grafit, yüksek saflık (% 99'a kadar) ile karakterizedir. Ayrıca malzemenin yoğunluğunu da büyük ölçüde artırır.

Rafine grafit üretimi termokimyasal ve termomekanik etkilerle gerçekleştirilir. Her üretim dalı için belirli niteliklere sahip bir madde üretilir. Bu, verilen fiziksel özelliklerle grafitte endüstrinin ihtiyaçlarını karşılamayı mümkün kılar.

Yapay maddelerin etiketlenmesi, malzeme türlerinin varış yerine göre dökümünü içerir. Dökümhane, elektrokarbon, pil, elemental, yağlama ve kurşun kalem grafiti vardır. Nükleer reaktörlerde kullanılan özel kaliteler de vardır.

Uygulama kapsamı

Üretim sırasında grafitin belirli özellikleri belirlenir. Bu maddenin kullanımı tamamen onlara kalmıştır. Grafit, metalurjide refrakter kalıp veya kepçe, kap imalatında kullanılır. Döküm işleminde, sunulan maddeden elde edilen toz yağlayıcı olarak kullanılır. Refrakter tuğlaların bileşenlerinden biri de grafittir. Plastik imalatında karışıma eklenir.

Bu malzeme aynı zamanda elektrikli cihaz kontaklarının imalatında da kullanılır. Bu, maddenin elektriksel iletken özellikleri ile kolaylaştırılır.

Grafit kalemler belki de herkes tarafından bilinir. Bu malzeme aynı zamanda bazı boya türlerinin üretiminde de kullanılmaktadır. Bu durumda kullanılan siyah (gri değil) grafittir. Bu boya korozyon önleyici özelliklere sahiptir.

Yapay elmaslar, sunulan doğal mineralden elde edilir. ne zaman kullanılırlarağır hizmet tipi kesici takımların üretimi. Makine mühendisliğinde, grafit tozu, piston ve sızdırmazlık halkalarının yanı sıra yataklar için bir malzeme görevi görür. Yağlayıcı olarak bisiklet zincirlerini, araba yaylarını, kapı menteşelerini işlemek için uygundur.

Birçok ilaç bile grafit içerir.

Gıda Uygulamaları

Sunulan madde gıda endüstrisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunu yapmak için, üretim sırasında belirli işlemlerden geçer. Açık nedenlerden dolayı demir, etil alkol, grafit ve şekerin yoğunluğu farklıdır. Ancak sunulan materyal, bazı maddeleri hem içerebilir hem de bunların bir parçası olabilir. Parafinlerde, esterlerde, alkolde ve hatta şekerde bulunur.

Bu, basit bir deneyle doğrulanabilir. İlk önce bir parça şeker almalısın. Sert bir kapağa yerleştirilir ve bir kapakla kapatılır (yüksük kullanabilirsiniz). Daha sonra şekerin kaplandığı metal kuvvetlice ısıtılır. Zamanla, yüksüğün altından keskin bir duman çıkacaktır. Yanına kibrit getirirsen gaz yanar.

Duman çıkışı durduğunda yüksüğü kaldırabilirsiniz. Kapakta siyah bir kütle var. Bu kömür. Grafitin yapıldığı karbondur.

Doğada olmak

Yoğunluğu saflığına bağlı olan grafit, doğada oldukça büyük miktarlarda bulunur. Bu maddenin yaklaşık 600 bin tonu tüm dünyada yıllık olarak çıkarılmaktadır. En büyükrezervleri Meksika, Çek Cumhuriyeti, Çin, Ukrayna, Brezilya, Rusya, Kanada ve Güney Kore'de yoğunlaşmıştır.

Antik çağlardan beri grafit yatakları insanlığın ilgisini çekmiştir. Günümüzde bu doğal kaynaklar, sanayiye gerekli niteliklerde malzeme sağlamak için geliştirilmektedir. Grafit, granitler, kalkerli kayalar, mika veya gnayslarda lifli veya kristalli kapanımlar şeklinde bulunur. Madencilik açık ocak ve yer altı yöntemleriyle yapılmaktadır.

Grafit maliyeti

Yoğunluğu ve saflığı değerini etkileyen grafit artık oldukça uygun fiyatlarla satılıyor. Bu, kristallerinin boyutundan ve ayrıca karbon içeriğinden etkilenir. Ne kadar yüksekse, grafit o kadar pahalıdır. Yeterince yüksek karbon içeriği ile malzemenin fiziksel özellikleri artar. Bu, çok çeşitli endüstrilerdeki endüstriler için değerlidir.

Bugün ortalama grafit maliyeti yaklaşık 45 ruble/kg. Yapay olarak işlenmişse, maliyet önemli ölçüde artar. Ayrıca, doğal bir mineralin fiyatı, yatağın bulunduğu yere bağlıdır.

Grafitin temel özelliklerini ve özelliklerini öğrenerek, malzemenin hem maliyetinin hem de teknik özelliklerinin yoğunluğuna bağlı olduğu sonucuna varabiliriz. Bu nedenle, doğada çıkarılan mineral daha sonraki işlemlere tabidir. Bu, niteliklerini geliştirir.