Главная страница arrow-right Базы данных arrow-right База данных свойств веществ (поиск)
Карта сайта

Свойства вещества:

графит

Синонимы и иностранные названия:

graphite (англ.)

Тип вещества:

неорганическое

Внешний вид:

сер. гексагональные кристаллы

Кристаллические модификации, структура молекулы, цвет растворов и паров:

Для углерода описано несколько кристаллических модификаций. Если не считать фуллеренов, это альфа- и бета-графит, алмаз, лонсдейлит (гексагональный алмаз), чаоит, карбин и углерод(VI).

При нормальных условиях наиболее устойчив альфа-графит (гексагональный). При растирании альфа-графит переходит в бета-графит (ромбоэдрический); при нагревании выше 1025 С происходит обратный переход.

В 1972 г вместе с чаоитом была получена новая аллотропная модификация углерода - гексагональный углерод(VI).

Имеется несколько исскуственных стуктурных форм углерода имеющих большое значение в промышленности. К ним относятся пирографит, сажи, активированные угли, стеклоуглерод, углеродные волокна.

Пирографит или пиролитический графит получают разложением углеродсодержащих материалов на поверхностях нагретых до 1000-2500 С. Если пиролиз протекает в конденсированной фазе, образуется низкотемпературный пирографит (800-1100 С). Пирографит - поликристаллический материал. Ряд электрофизических свойств пирографита обладают выраженной анизотропностью.

Стеклоуглерод и изделия из него могут быть получены при термическом разложении некоторых углеродных материалов, которые при пиролизе, минуя жидкую фазу, превращаются в карбонизованные продукты. Согласно данным рентгеноструктурного анализа, кристаллы стеклоуглерода размером около 10 нм не имеют трехмерного упорядочения и состоят из двух видов углерода: тетраэдрической модификации с расположением атомов как у алмаза, и тригональной с расположением атомов как у графита. Вплоть до температуры 3200 С стеклоуглерод не графитизируется. В некоторых работах указывается, что углеродные атомы с тригональной связью длиной 0,142 нм образуют малые двумерные графитоподобные слои, которые соединены в трехмерную полимерную структуру углеродными атомами с тетраэдрической связью длиной 0,155 нм. Предложено молекулярно-ленточная модель, учитывающая образованием микрофирилл, наличие которых определяет необычные свойства стеклоуглеродов. Тетраэдрические атомы обусловливают высокую твердость стеклоуглерода. Плотность стеклоуглерода 1,5 г/см3, но он значительно прочнее графитов. У стеклоуглерода имеется пористость, он проводит элктрический ток, устойчив во многих агрессивных средах.

Сажи (или технический углерод) являются продуктом неполного сгорания или термического разложения органических веществ. Форма частиц большинства саж близка к сферической. Они состоят из беспорядочно расположенных кристаллитов, включающих 3-5 параллельных плоских решеток атомов углерода. Расстояние между плоскостями составляет 0,345-0,365 нм. Решетки в кристаллите смещены друг относительно друга, что еще больше увеличивает неупорядоченность стуктуры саж. Промежутки между кристаллитами заполнены неорганизованным углеродом, цементирующим структуру в единое целое.

Процесс получения углеродных волокон из органических волокон состоит из двух основных стадий: карбонизации при 900-1500 С и графитизации при 2600-2800 С. В зависимости от типа исходного сырья, углеродные волокнистые материалы могут быть получены в форме нити, жгута, войлока ,ленты, ткани. Волокна делятся на изотропные и анизотропные. Углеродные волокна имеют плотность 1,3-1,7 г/см3, удельную поверхность до 1000 м2/г.

Структура графита: плоскости из шестиугольных колец, расстояние между плоскостями 0,3345 нм, длина связей C-C 0,145 нм.

Брутто-формула (по системе Хилла для органических веществ):

C

Формула в виде текста:

C

Молекулярная масса (в а.е.м.): 12,011

Температура возгонки (сублимации) (в °C):

3700 [Лит.]

Растворимость (в г/100 г растворителя или характеристика):

вода: не растворим [Лит.]
ртуть: не растворим [Лит.]

Плотность:

2,265 (20°C, г/см3, состояние вещества - кристаллы)

Некоторые числовые свойства вещества:

Твердость по шкале Мооса: 1,5

    Реакции вещества:

    1. При нагревании с избытком жидкого или парообразного калия образует продукт включения графит - калий (8/1). Аналогично реагируют рубидий и цезий. [Лит.]
      8C + K → C8K
    2. Реагирует со фтором при 420 С с образованием (CF)n. [Лит.]
    3. При нагревании с избытком жидкого или парообразного брома образует продукт включения графит - бром (8/1). [Лит.]
    4. При нагревании с хлоратом калия и смесью серной и азотной кислот образует так называемую графитовую кислоту - кислородсодержащий продукт сложного состава, который при быстром нагревании распадается до оксидов углерода и сажи. [Лит.]
    5. Окисляется смесью иодной и хорной кислот. [Лит.]
    6. С большинством металлов дает карбиды. [Лит.]
    7. С водородом при 300-1000 С дает метан. [Лит.]
    8. Окисляется воздухом до углекислого газа выше 400 С. [Лит.]
    9. При высоких температурах (выше 1500°С) и давлениях (выше 4 ГПа) превращается в алмаз. Процесс ускоряется в присутствии расплавленных металлов (Cr, Fe, Ni) и неметаллов (красный фосфор). Получаемые таким образом алмазы часто имеют черный цвет. При выращивании алмаза из растворов углерода в расплавленных карбонатах щелочноземельных металлов, при высоких температурах и давлении удается получать прозрачные алмазы сантиметровых размеров. [Лит.]
    10. Реагирует с концентрированной серной кислотой в присутствии окислителей (оксид хрома(VI) или азотная кислота) с образованием тетракосагидрата гидросульфата графита C24HSO4 · 24H2O. [Лит.]

    Реакции, в которых вещество не участвует:

    1. Иод не образует соединений включения с графитом. [Лит.]

    Периоды полураспада:

    106C = 19,3 с (β+)
    116C = 20,3 мин (β+)
    126C = стабилен (дефект масс 0 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 98,93%))
    136C = стабилен (дефект масс 3125 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 1,07%))
    146C = 5715 лет (β-)
    156C = 2,45 с (β-)
    166C = 0,75 с (β-n)
    176C = 0,19 с (β-n)
    186C = 90 мс (β-n)
    196C = 50 мс (n)
    206C = 10 мс ()
    216C = менее 30 нс ()
    226C = 9 мс (β-n)
    86C = 0,0020 ас (p)
    96C = 127 мс ()

    Давление паров (в мм рт.ст.):

    0,000000001 (1591°C)
    0,00000001 (1690°C)
    0,0000001 (1800°C)
    0,000001 (1922°C)
    0,00001 (2160°C)
    0,0001 (2217°C)
    0,001 (2396°C)
    0,01 (2543°C)
    0,1 (2845°C)
    1 (3214°C)
    10 (3496°C)
    100 (4373°C)

    Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

    0 (т)

    Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

    0 (т)

    Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

    5,74 (т)

    Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/(моль·K)):

    8,54 (т)

    Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

    717 (г)

    Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

    158 (г)

    Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/(моль·K)):

    20,8 (г)

    Природные и антропогенные источники:

    Содержание элемента углерода в земной коре 0,14%.

    В атмосфере Солнца содержится 0,003 ат%. Изотоп 14C образуется в атмосфере из азота при взаимодействии с нейтронами космического излучения по ядерной реакции 14N(n,p)14C.

    Симптомы хронического отравления:

    Животные. Интратрахеальное введение крысам графита вызывает диффузный и узелковый фиброз легких.

    Человек. В производстве графитовых изделий при стаже 10 лет и более нарушение вентиляционной функции легких встречается и у практически здоровых лиц, но чаще у курящих. С возрастанием стажа изменения углубляются, развивается хронический бронхит. Описана графитовая форма антракоза: развитие диффузного и узелкового фиброза легких, эмфиземы, участков некроза, образование каверн с жидкостью, содержащей графит, наступающие при стаже свыше 15 лет, хотя известны и случаи заболевания после 4—6 лет работы. При производстве углеграфитовых электродов отмечается более высокая общая заболеваемость женщин и особенно женской половой сферы (Гладкова, Абдырахманова).

    Дополнительная информация::

    Электронная конфигурация атома углерода 1s22s22p2. Изотоп 14C участвует в процессе круговорота углерода в живых организмах. При этом устанавливается его стационарная концентрация 1,2·10-10% от всего углерода находящегося в организме, что соответствует 15,3 распадов на каждый 1 г углерода. Однако, после гибели организма динамический обмен со средой прекращается и концентрация 14C экспоненциально уменьшается. На этой основе У. Либби разработал метод радиоуглеродного определения возраста образца, за что был удостоен Нобелевской премии по химии в 1960 г. Предел определяемого возраста около 50000 лет, так как к этому времени активность 14C падает до примерно 0,2% начальной и оказывается сравнимой с уровнем фона.

    Аллотропная модификация углерода. Тройная точка графит-жидкость-пар находится при Т=4130К и давлении 12 МПа, графит - жидкость - алмаз при Т=4100 К и давлении 12,5 ГПа. Прямой переход графита в алмаз происходит при 3000 К и давлении 11-12 ГПа.

    В компактном виде не реагирует с кислотами и щелочами.

    Применение вещества:

    Неверная или противоречивая информация:

    1. Существование ранее описанного вещества H2CS4 не подтвердилось. [Лит.]

    Дополнительная информация:

    Под вакуумом смазочные свойства графита исчезают.

    Источники информации:

    1. Handbook of Chemistry and Physics. - CRC Press, Inc., 2002. - С. 11-52
    2. Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов I-IV групп. Справочник. - Л.: Химия, 1988. - С. 296-300
    3. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. - Т.1. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - С. 263
    4. Гурвич Я.А. Справочник молодого аппаратчика-химика. - М.: Химия, 1991. - С. 51
    5. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Т.1. - М.: Химия, 1973. - С. 499, 502, 505-506
    6. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 105
    7. Реми Г. Курс неорганической химии. - Т.1. - М., 1963. - С. 461-463
    8. Тарасевич М.Р. Электрохимия углеродных материалов. - М.: Наука, 1984. - С. 18-29
    9. Успехи химии. - 1965. - Т.34, №1. - С. 132-153 (пирографит)
    10. Химическая энциклопедия. - Т. 1. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - С. 607-608


    Если не нашли нужное вещество или свойства можно выполнить следующие действия:
    Если вы нашли ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.



    © Сбор и оформление информации: Руслан Анатольевич Кипер