Grafit: kepadatan, properti, fitur dan jenis aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Grafit adalah zat yang terbentuk secara alami. Ini adalah salah satu modifikasi karbon, yang ditandai dengan kisi kristal tertentu. Ini menentukan sifat yang dimiliki grafit. Karbon terjadi di alam dalam dua bentuk utama. Ini adalah grafit dan berlian. Rumus kimianya identik, tetapi sifat fisiknya sangat berbeda.

Ini adalah struktur kisi kristal yang mempengaruhi karakteristik ini. Ia memiliki elektron bebas yang menentukan sifat fisik materi. Grafit, yang kerapatan, jenis dan ruang lingkupnya menarik untuk banyak industri, layak dipertimbangkan secara lebih rinci.

Fitur Dasar

Grafit adalah zat abu-abu dengan kilau metalik. Ini memiliki konduktivitas termal yang tinggi (3,55 W/derajat/cm). Karena itu, grafit secara aktif digunakan di berbagai industri. Angka ini lebih tinggi daripada batu bata, yang dijelaskan oleh keberadaan elektron bergerak di kisi kristal. Mereka juga berkontribusi pada konduktivitas listrik yang baik. Dalam semua keadaan agregasi, zat ini dicirikan oleh hambatan arus yang rendah (dari 0,4 hingga 0,6 ohm).

Grafit adalah zat inert yang tidak larut oleh komponen kimia aktif. Ini hanya mungkin bila memasuki medium logam cair dengan titik didih tinggi. Grafit dalam kondisi seperti itu meleleh sepenuhnya, membentuk karbida.

Koefisien gesekan yang rendah dan titik leleh yang tinggi menghasilkan sifat penyegelan yang baik. Massa jenis grafit (kg/m3) adalah 2,23. Namun pada saat yang sama, material dapat tertekuk dan terpotong dengan baik.

Struktur

Mengingat densitas grafit, serta sifat dan jenisnya, perlu diperhatikan strukturnya. Ini adalah zat berlapis. Atom karbonnya berbaris dalam kisi kristal seperti sarang lebah. Segi enam dalam satu lapisan pas bersama-sama. Namun, hubungan antara setiap level lemah. Fitur inilah yang membuat grafit mudah pecah.

Pada skala Mohs, kekerasan material adalah satu. Sebagai perbandingan, indikator ini adalah 10 untuk intan, dan 5 untuk periuk porselen. Pada suhu 1500 ° C, menurut para ilmuwan, kisi kristal grafit dapat diubah menjadi intan.

Selama proses industri, struktur materi berubah. Pada saat yang sama, kadar grafit yang berbeda memiliki sifat yang berbeda. Jika bahan yang diekstraksi belum diproses secara artifisial, itu adalah jenis zat alami.

Grafit Alami

Grafit, kepadatan dan sifat yang berbeda secara signifikan tergantung pada merek pabrikan, ditemukan dalam kondisi alami dalam 2 varian utama. Tipe pertamadisebut heksagonal. Ini memiliki kisi kristal di mana setengah dari atom di setiap lapisan berada di atas dan di bawah pusat segi enam.

Modifikasi kedua adalah rombohedral. Setiap lapisan keempat mengulangi yang pertama. Modifikasi ini terjadi di alam hanya dalam bentuk pengotor. Jika zat ini dipanaskan pada suhu 2500-3300 K, kisi kristalnya akan berubah menjadi heksagonal. Dalam kondisi alami, bahan ini lebih sering ditemukan dalam bentuk ini.

Komposisi

Di alam, grafit tidak pernah ditemukan dalam bentuk murni. Ini mengandung jumlah abu yang cukup besar (kadang-kadang hingga 20%). Ini terdiri dari banyak senyawa yang berbeda (FeO, MgO, CuO, CaO, dll.). Hingga 2% dari massa dalam grafit alam dapat ditempati oleh gas. Aspal dan air juga mungkin ada.

Kepadatan bubuk grafit bervariasi tergantung pada dispersi, keberadaan pori-pori. Nilai di atas dapat dikurangi menjadi 2.09kg/m3. Grafit berminyak saat disentuh. Jika Anda mengambilnya dengan tangan Anda, tanda khas akan tetap ada di jari Anda. Oleh karena itu, batang untuk pensil sederhana dibuat dari bahan tersebut. Itu meninggalkan bekas yang jelas di atas kertas.

Grafit buatan

Untuk produksi, sangat penting untuk mempertimbangkan berapa densitas grafit. Fisika menjelaskan bahwa semakin besar kerapatan zat ini, semakin besar konduktivitas termalnya. Grafit buatan ditandai dengan kemurnian tinggi (hingga 99%). Ini juga sangat meningkatkan kepadatan material.

Produksi grafit halus dilakukan oleh pengaruh termokimia dan termomekanis. Untuk setiap cabang produksi, suatu zat dengan serangkaian kualitas tertentu diproduksi. Hal ini memungkinkan untuk memenuhi kebutuhan industri grafit dengan karakteristik fisik yang diberikan.

Pelabelan bahan buatan mencakup perincian jenis bahan berdasarkan tujuan. Ada pengecoran, elektrokarbon, baterai, unsur, pelumas dan grafit pensil. Ada juga grade khusus yang digunakan dalam reaktor nuklir.

Cakupan aplikasi

Selama produksi, sifat tertentu dari grafit ditetapkan. Penggunaan zat ini sepenuhnya terserah mereka. Grafit digunakan dalam metalurgi dalam pembuatan cetakan tahan api atau sendok, wadah. Dalam proses pengecoran, bubuk dari zat yang disajikan digunakan sebagai pelumas. Salah satu komponen dari bata tahan api juga adalah grafit. Itu ditambahkan ke dalam campuran dalam pembuatan plastik.

Bahan ini juga digunakan untuk pembuatan kontak alat listrik. Ini difasilitasi oleh sifat konduktif listrik dari zat tersebut.

Pensil grafit mungkin sudah dikenal oleh setiap orang. Bahan ini juga digunakan dalam produksi beberapa jenis cat. Dalam hal ini, grafit hitam (dan bukan abu-abu) yang digunakan. Cat ini memiliki sifat anti korosi.

Berlian buatan diperoleh dari mineral alami yang disajikan. Mereka digunakan ketikaproduksi alat pemotong tugas berat. Dalam teknik mesin, bubuk grafit bertindak sebagai bahan bantalan, serta cincin piston dan penyegelan. Sebagai pelumas, sangat cocok untuk memproses rantai sepeda, pegas mobil, engsel pintu.

Bahkan banyak obat yang mengandung grafit.

Aplikasi Makanan

Substansi yang disajikan juga banyak digunakan dalam industri makanan. Untuk melakukan ini, selama produksi, ia mengalami pemrosesan tertentu. Kepadatan besi, etil alkohol, grafit dan gula, untuk alasan yang jelas, berbeda. Tetapi materi yang disajikan dapat mengandung dan menjadi bagian dari beberapa zat. Hal ini ditemukan dalam parafin, ester, alkohol dan bahkan gula.

Ini dapat diverifikasi dengan eksperimen sederhana. Pertama, Anda perlu mengambil sepotong gula. Itu ditempatkan pada tutup yang keras dan ditutup dengan topi (Anda dapat menggunakan bidal). Kemudian logam yang dilapisi gula dipanaskan dengan kuat. Seiring waktu, asap tajam akan keluar dari bawah bidal. Jika Anda membawa korek api, gasnya akan menyala.

Saat asap berhenti mengepul, bidal dapat dilepas. Ada massa hitam di tutupnya. Ini adalah batu bara. Ini adalah karbon yang terbuat dari grafit.

Berada di alam

Grafit, yang kerapatannya bergantung pada kemurniannya, ditemukan di alam dalam jumlah yang cukup besar. Sekitar 600 ribu ton zat ini ditambang setiap tahun di seluruh dunia. Terbesarcadangannya terkonsentrasi di Meksiko, Republik Ceko, Cina, Ukraina, Brasil, Rusia, Kanada, dan Korea Selatan.

Sejak zaman kuno, endapan grafit membangkitkan minat umat manusia. Saat ini, sumber daya alam ini sedang dikembangkan untuk menyediakan industri dengan bahan-bahan dengan kualitas yang dibutuhkan. Grafit ditemukan di granit, batuan berkapur, mika atau gneiss dalam bentuk inklusi berserat atau kristal. Penambangan dilakukan dengan metode open pit dan underground.

Biaya grafit

Grafit, yang kerapatan dan kemurniannya mempengaruhi nilainya, kini dijual dengan harga yang cukup masuk akal. Hal ini dipengaruhi oleh ukuran kristalnya, serta kandungan karbonnya. Semakin tinggi, semakin mahal grafitnya. Dengan kandungan karbon yang cukup tinggi, sifat fisik material meningkat. Ini berharga untuk industri di berbagai industri.

Saat ini harga rata-rata grafit adalah sekitar 45 rubel/kg. Jika diproses secara artifisial, biayanya meningkat secara signifikan. Juga, harga mineral alami tergantung pada lokasi deposit.

Membiasakan diri dengan sifat utama dan karakteristik grafit, kita dapat menyimpulkan bahwa biaya dan kualitas teknis material bergantung pada kepadatannya. Oleh karena itu, mineral yang ditambang di alam dapat diproses lebih lanjut. Ini meningkatkan kualitasnya.