გრაფიტი: სიმკვრივე, თვისებები, გამოყენების მახასიათებლები და ტიპები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

გრაფიტი არის ნივთიერება, რომელიც ბუნებრივად გვხვდება. ეს არის ნახშირბადის ერთ-ერთი მოდიფიკაცია, რომელიც ხასიათდება გარკვეული ბროლის ბადით. ეს განსაზღვრავს გრაფიტის თვისებებს. ნახშირბადი ბუნებაში გვხვდება ორი ძირითადი ფორმით. ეს არის გრაფიტი და ბრილიანტი. მათი ქიმიური ფორმულა იდენტურია, მაგრამ მათი ფიზიკური თვისებები რადიკალურად განსხვავებულია.

ამ მახასიათებლებზე გავლენას ახდენს ბროლის ბადის სტრუქტურა. მას აქვს თავისუფალი ელექტრონები, რომლებიც განსაზღვრავენ მატერიის ფიზიკურ თვისებებს. გრაფიტი, რომლის სიმკვრივე, ტიპები და მასშტაბები საინტერესოა მრავალი ინდუსტრიისთვის, უფრო დეტალურად ღირს.

ძირითადი ფუნქციები

გრაფიტი არის ნაცრისფერი ნივთიერება მეტალის ბზინვარებით. მას აქვს მაღალი თბოგამტარობა (3,55 W/deg./cm). ამის გამო, გრაფიტი აქტიურად გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. ეს მაჩვენებელი აგურის მაჩვენებელზე მაღალია, რაც აიხსნება ბროლის ბადეში მობილური ელექტრონების არსებობით. ისინი ასევე ხელს უწყობენ კარგ ელექტროგამტარობას. აგრეგაციის ყველა მდგომარეობაში, ეს ნივთიერება ხასიათდება დაბალი დენის წინააღმდეგობით (0,4-დან 0,6 ohms-მდე).

გრაფიტი არის ინერტული ნივთიერება, რომელიც არ იხსნება ქიმიურად აქტიური კომპონენტებით. ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ის შედის მდნარი ლითონის გარემოში მაღალი დუღილის წერტილით. ასეთ პირობებში გრაფიტი მთლიანად დნება და წარმოქმნის კარბიდებს.

ხახუნის დაბალი კოეფიციენტი და მაღალი დნობის წერტილი იძლევა კარგ დალუქვის თვისებებს. გრაფიტის სიმკვრივე (კგ/მ3) არის 2,23, მაგრამ ამავე დროს მასალა კარგად იღუნება და ჭრის.

სტრუქტურა

გრაფიტის სიმკვრივის, აგრეთვე თვისებებისა და ტიპების გათვალისწინებით, აუცილებელია ყურადღება მიაქციოთ მის სტრუქტურას. ეს არის ფენიანი ნივთიერება. მისი ნახშირბადის ატომები თაფლისებრი ბროლის ბადეშია. ექვსკუთხედები ერთ ფენაში მჭიდროდ ერგება ერთმანეთს. თუმცა, ურთიერთობა თითოეულ დონეს შორის სუსტია. სწორედ ეს ფუნქცია აადვილებს გრაფიტის გატეხვას.

მოჰსის მასშტაბით, მასალის სიმტკიცე ერთია. შედარებისთვის, ეს მაჩვენებელი ალმასისთვის არის 10, ხოლო ფაიფურის ქვისთვის 5. 1500 ° C ტემპერატურაზე, მეცნიერთა აზრით, გრაფიტის ბროლის ბადე შეიძლება გარდაიქმნას ბრილიანტად.

სამრეწველო დამუშავების დროს მატერიის სტრუქტურა იცვლება. ამავდროულად, სხვადასხვა კლასის გრაფიტს განსხვავებული თვისებები აქვს. თუ მოპოვებული მასალა ხელოვნურად არ არის დამუშავებული, ეს არის ბუნებრივი ტიპის ნივთიერება.

ნატურალური გრაფიტი

გრაფიტი, რომლის სიმკვრივე და თვისებები მწარმოებლის ბრენდის მიხედვით მნიშვნელოვნად განსხვავდება, ბუნებრივ პირობებში გვხვდება 2 ძირითადი ვარიანტით. პირველი ტიპიექვსკუთხა ეწოდება. მას აქვს კრისტალური გისოსი, რომელშიც ატომების ნახევარი თითოეულ ფენაში მდებარეობს ექვსკუთხედის ცენტრის ზემოთ და ქვემოთ.

მეორე მოდიფიკაცია არის რომბოედრული. ყოველი მეოთხე ფენა იმეორებს პირველს. ეს მოდიფიკაცია ბუნებაში ხდება მხოლოდ მინარევების სახით. თუ ეს ნივთიერება თბება 2500-3300 K ტემპერატურაზე, მაშინ მისი ბროლის გისოსი გადაიქცევა ექვსკუთხედად. ბუნებრივ პირობებში მასალა უფრო ხშირად გვხვდება ამ ფორმით.

კომპოზიცია

ბუნებაში გრაფიტი არასოდეს გვხვდება მისი სუფთა სახით. იგი შეიცავს საკმაოდ დიდ რაოდენობას ფერფლს (ზოგჯერ 20%-მდე). იგი შედგება მრავალი განსხვავებული ნაერთისგან (FeO, MgO, CuO, CaO და ა.შ.). ბუნებრივი გრაფიტის მასის 2%-მდე შეიძლება დაიკავოს აირები. შეიძლება ასევე იყოს ბიტუმი და წყალი.

გრაფიტის ფხვნილის სიმკვრივე იცვლება დისპერსიის, ფორების არსებობის მიხედვით. ზემოაღნიშნული მნიშვნელობა შეიძლება შემცირდეს 2,09 კგ/მ3-მდე. გრაფიტი შეხებით ცხიმიანია. თუ ხელით აიღებთ, თითებზე დამახასიათებელი კვალი დარჩება. ამიტომ, ასეთი მასალისგან იქმნება წნელები მარტივი ფანქრისთვის. ის ტოვებს ნათელ კვალს ქაღალდზე.

ხელოვნური გრაფიტი

წარმოებისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ რა არის გრაფიტის სიმკვრივე. ფიზიკა ცხადყოფს, რომ რაც უფრო დიდია ამ ნივთიერების სიმკვრივე, მით მეტია მისი თბოგამტარობა. ხელოვნური გრაფიტი ხასიათდება მაღალი სისუფთავით (99%-მდე). ასევე მნიშვნელოვნად ზრდის მასალის სიმკვრივეს.

რაფინირებული გრაფიტის წარმოება ხდება თერმოქიმიური და თერმომექანიკური ზემოქმედებით. წარმოების თითოეული ფილიალისთვის იწარმოება გარკვეული თვისებების მქონე ნივთიერება. ეს შესაძლებელს ხდის მრეწველობის მოთხოვნილებების დაკმაყოფილებას მოცემული ფიზიკური მახასიათებლებით გრაფიტზე.

ხელოვნური ნივთიერებების მარკირება მოიცავს მასალის ტიპების დაყოფას დანიშნულების მიხედვით. არის სამსხმელო, ელექტროკარბონის, ბატარეის, ელემენტარული, საპოხი და ფანქრის გრაფიტი. ასევე არსებობს სპეციალური კლასები, რომლებიც გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში.

აპლიკაციის სფერო

წარმოებისას დგინდება გრაფიტის გარკვეული თვისებები. ამ ნივთიერების გამოყენება მთლიანად მათზეა დამოკიდებული. გრაფიტი გამოიყენება მეტალურგიაში ცეცხლგამძლე ყალიბების ან კუბების, კონტეინერების წარმოებაში. ჩამოსხმის პროცესში წარმოდგენილი ნივთიერების ფხვნილი გამოიყენება ლუბრიკანტად. ცეცხლგამძლე აგურის ერთ-ერთი კომპონენტია ასევე გრაფიტი. მას უმატებენ ნარევს პლასტმასის წარმოებაში.

ეს მასალა ასევე გამოიყენება ელექტრო მოწყობილობების კონტაქტების დასამზადებლად. ამას ხელს უწყობს ნივთიერების ელექტრული გამტარობის თვისებები.

გრაფიტის ფანქრები, ალბათ, ყველასთვის ცნობილია. ეს მასალა ასევე გამოიყენება ზოგიერთი ტიპის საღებავების წარმოებაში. ამ შემთხვევაში გამოიყენება შავი (და არა ნაცრისფერი) გრაფიტი. ამ საღებავს აქვს ანტიკოროზიული თვისებები.

წარმოდგენილი ბუნებრივი მინერალიდან მიიღება ხელოვნური ბრილიანტი. ისინი გამოიყენება, როდესაცმძიმე საჭრელი ხელსაწყოების წარმოება. მექანიკურ ინჟინერიაში გრაფიტის ფხვნილი მოქმედებს როგორც მასალა საკისრებისთვის, ასევე დგუშისა და დალუქვის რგოლებისთვის. როგორც ლუბრიკანტი, გამოდგება ველოსიპედის ჯაჭვების, მანქანის ზამბარების, კარის საკინძების დასამუშავებლად.

ბევრი მედიკამენტიც კი შეიცავს გრაფიტს.

საკვების აპლიკაციები

წარმოდგენილი ნივთიერება ფართოდ გამოიყენება კვების მრეწველობაშიც. ამისთვის წარმოებისას ის გარკვეულ დამუშავებას გადის. რკინის, ეთილის სპირტის, გრაფიტისა და შაქრის სიმკვრივე გასაგები მიზეზების გამო განსხვავებულია. მაგრამ წარმოდგენილი მასალა შეიძლება შეიცავდეს და იყოს ზოგიერთი ნივთიერების ნაწილი. ის გვხვდება პარაფინებში, ეთერებში, ალკოჰოლში და შაქარშიც კი.

ეს შეიძლება დადასტურდეს მარტივი ექსპერიმენტით. ჯერ უნდა აიღოთ შაქრის ნაჭერი. იგი თავსდება მყარ სახურავზე და თავსახურით აფარებენ (შეგიძლიათ გამოიყენოთ თითი). შემდეგ ლითონი, რომლითაც შაქარია დაფარული, ძლიერად თბება. დროთა განმავლობაში, მკვეთრი კვამლი გამოვა თითების ქვემოდან. ასანთი რომ მიიტანო, გაზი დაიწვება.

როდესაც კვამლი შეწყვეტს გამოყოფას, შეგიძლიათ ამოიღოთ თითი. სახურავზე შავი მასაა. ეს არის ქვანახშირი. ეს არის ნახშირბადი, რომლისგანაც გრაფიტი მზადდება.

ბუნებაში ყოფნა

გრაფიტი, რომლის სიმკვრივე დამოკიდებულია მის სისუფთავეზე, ბუნებაში საკმაოდ დიდი რაოდენობით გვხვდება. ამ ნივთიერების დაახლოებით 600 ათასი ტონა მოიპოვება ყოველწლიურად მთელ მსოფლიოში. Უდიდესიმისი მარაგი კონცენტრირებულია მექსიკაში, ჩეხეთში, ჩინეთში, უკრაინაში, ბრაზილიაში, რუსეთში, კანადასა და სამხრეთ კორეაში.

ძველი დროიდან გრაფიტის საბადოები კაცობრიობის ინტერესს იწვევდა. დღეს ეს ბუნებრივი რესურსები ვითარდება იმისათვის, რომ მრეწველობა უზრუნველყოს საჭირო ხარისხის მასალებით. გრაფიტი გვხვდება გრანიტებში, კირქოვან ქანებში, მიკაში ან გნეისში ბოჭკოვანი ან კრისტალური ჩანართების სახით. მოპოვება ღია ორმოსა და მიწისქვეშა მეთოდებით მიმდინარეობს.

გრაფიტის ღირებულება

გრაფიტი, რომლის სიმკვრივე და სისუფთავე გავლენას ახდენს მის ღირებულებაზე, ახლა იყიდება საკმაოდ გონივრულ ფასებში. ამაზე გავლენას ახდენს მისი კრისტალების ზომა, ასევე ნახშირბადის შემცველობა. რაც უფრო მაღალია, მით უფრო ძვირია გრაფიტი. საკმარისად მაღალი ნახშირბადის შემცველობით, მასალის ფიზიკური თვისებები იზრდება. ეს ღირებულია ინდუსტრიისთვის მრავალფეროვან ინდუსტრიებში.

დღეს გრაფიტის საშუალო ღირებულებაა დაახლოებით 45 რუბლი/კგ. თუ მისი ხელოვნურად დამუშავება მოხდა, ღირებულება მნიშვნელოვნად იზრდება. ასევე, ნატურალური მინერალის ფასი დამოკიდებულია საბადოს მდებარეობაზე.

გრაფიტის ძირითადი თვისებებისა და მახასიათებლების გაცნობით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მასალის ფასიც და ტექნიკური თვისებებიც დამოკიდებულია მის სიმკვრივეზე. ამიტომ, ბუნებაში მოპოვებული მინერალი ექვემდებარება შემდგომ დამუშავებას. ეს აძლიერებს მის თვისებებს.