石墨的性质是什么?

石墨是元素碳的同素异形体,这意味着与其他形式的碳相比,石墨是多种不同形式的纯元素,其原子具有独特的排列方式。石墨分子中碳原子的排列赋予该物质一些独特的性能。它可以用作润滑剂,并具有通常仅归因于金属的特性。在某些方面,它也类似于煤炭。这种非同寻常的特性组合使石墨适用于许多不同的应用。

石墨刹车片
石墨可用于汽车制动系统

石墨的名字是由18世纪的德国地质学家创造的,他改写了希腊词“ grapho”,意为“书写”,因为它在铅笔中使用,这种用法在今天仍然很普遍。在此应用中,石墨通常被称为“铅笔铅”或“铅”,但这是误导性的,因为它根本不是铅。石墨是由纯元素碳组成的天然矿物。

铅笔
石墨用于制造铅笔

石墨的物理性质与煤非常相似。它的分子排列成六边形的格子,形成片状排列。正是这种分子构型有助于石墨以干态和悬浮在液体(通常是油)中的优异性能作为润滑剂。它是所有天然矿物质中最软的一种,很容易被指甲划伤。它显示为黑色银色固体。

就像煤在化学上是一样的,有时在某些变质岩中的大矿脉中发现石墨,或者在各种矿物中的小散片中发现石墨。但是,石墨的性质使其非常难燃,因此不适合用作燃料。同样,石墨在化学上非常稳定并且几乎是惰性的。

石墨最有趣的特性之一是它的导电性。石墨导电,这对于非金属的物质来说是不寻常的,特别是因为至少一种其他元素碳同素异形体钻石根本不导电,并且实际上是非常好的绝缘体。然而,它不如金属导电,有时被归类为半导体。石墨另一个令人感兴趣的特性是其强大的导热和声音传导各向异性。这意味着它可以很好地在一个方向上传导热量和声音,而在其他方向上则传导不好。

科学和工业发现了石墨的许多用途。除了用作铅笔的填料和各种高效润滑剂之外,石墨的特性还使其适用于制造钢,轻质,高强度的复合材料,以及用作复合制动衬片的组件等。用途。它的柔软性似乎使其成为高强度复合材料(如用于滑雪板和钓鱼竿的复合材料)的奇怪选择,但是尽管其分子的扁平片状结构使其柔软,但这些片材仍可以卷成具有很高强度的纤维,这是因为各个原子之间的强键。

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