Grafite: densidade, propriedades, recursos e tipos de aplicação

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Grafite é uma substância que ocorre naturalmente. Esta é uma das modificações do carbono, que é caracterizada por uma certa rede cristalina. Isso determina as propriedades que o grafite possui. O carbono ocorre na natureza em duas formas principais. Estes são grafite e diamante. Sua fórmula química é idêntica, mas suas propriedades físicas são radicalmente diferentes.

É a estrutura da rede cristalina que afeta essas características. Possui elétrons livres que determinam as propriedades físicas da matéria. Grafite, cuja densidade, tipos e escopo são interessantes para muitas indústrias, vale a pena considerar com mais detalhes.

Funções Básicas

Grafite é uma substância cinzenta com um brilho metálico. Tem uma alta condutividade térmica (3,55 W/graus/cm). Devido a isso, o grafite é usado ativamente em várias indústrias. Este valor é superior ao de um tijolo, o que se explica pela presença de elétrons móveis na rede cristalina. Eles também contribuem para uma boa condutividade elétrica. Em todos os estados de agregação, esta substância é caracterizada por baixa resistência de corrente (de 0,4 a 0,6 ohms).

Grafite é uma substância inerte que não é dissolvida por componentes quimicamente ativos. Isso só é possível quando entra no meio de metal fundido com alto ponto de ebulição. O grafite sob tais condições derrete completamente, formando carbonetos.

Baixo coeficiente de atrito e alto ponto de fusão resultam em boas propriedades de vedação. A densidade do grafite (kg/m3) é 2,23. Mas, ao mesmo tempo, o material dobra e corta bem.

Estrutura

Considerando a densidade do grafite, bem como suas propriedades e tipos, é necessário atentar para sua estrutura. Esta é uma substância em camadas. Seus átomos de carbono se alinham em uma rede cristalina semelhante a um favo de mel. Os hexágonos em uma camada se encaixam perfeitamente. No entanto, a relação entre cada nível é fraca. É esse recurso que facilita a quebra de grafite.

Na escala de Mohs, a dureza do material é uma. Para efeito de comparação, este indicador é 10 para diamante e 5 para grés porcelânico. A uma temperatura de 1500 ° C, segundo os cientistas, a rede cristalina do grafite pode ser transformada em diamante.

Durante o processamento industrial, a estrutura da matéria muda. Ao mesmo tempo, diferentes graus de grafite têm propriedades diferentes. Se o material extraído não foi processado artificialmente, é um tipo de substância natural.

Grafite Natural

Grafite, cuja densidade e propriedades diferem significativamente dependendo da marca do fabricante, é encontrado em condições naturais em 2 variantes principais. Primeiro tipochamado hexagonal. Possui uma rede cristalina na qual metade dos átomos em cada camada estão acima e abaixo do centro do hexágono.

A segunda modificação é romboédrica. Cada quarta camada repete a primeira. Essa modificação ocorre na natureza apenas na forma de impurezas. Se esta substância for aquecida a uma temperatura de 2500-3300 K, sua rede cristalina se transformará em uma estrutura hexagonal. Em condições naturais, o material é mais frequentemente encontrado nesta forma.

Composição

Na natureza, o grafite nunca é encontrado em sua forma pura. Contém uma quantidade bastante grande de cinzas (às vezes até 20%). Consiste em muitos compostos diferentes (FeO, MgO, CuO, CaO, etc.). Até 2% da massa do grafite natural pode ser ocupada por gases. Betume e água também podem estar presentes.

A densidade do pó de grafite varia de acordo com a dispersão, a presença de poros. O valor acima pode ser reduzido para 2,09kg/m3. O grafite é gorduroso ao toque. Se você pegá-lo com as mãos, uma marca característica permanecerá em seus dedos. Portanto, hastes para um lápis simples são criadas a partir desse material. Deixa uma marca clara no papel.

Grafite Artificial

Para produção, é muito importante considerar qual é a densidade do grafite. A física deixa claro que quanto maior a densidade dessa substância, maior sua condutividade térmica. A grafite artificial é caracterizada por alta pureza (até 99%). Também aumenta muito a densidade do material.

A produção de grafite refinado é realizada por influências termoquímicas e termomecânicas. Para cada ramo de produção, é produzida uma substância com um determinado conjunto de qualidades. Isso possibilita atender as necessidades da indústria em grafite com determinadas características físicas.

A rotulagem de substâncias artificiais inclui uma divisão dos tipos de materiais por destino. Existem fundição, eletrocarbono, bateria, elementar, lubrificante e grafite de lápis. Existem também classes especiais usadas em reatores nucleares.

Escopo de aplicação

Durante a produção, certas propriedades do grafite são definidas. O uso desta substância depende inteiramente deles. A grafite é utilizada na metalurgia na fabricação de moldes refratários ou conchas, recipientes. No processo de fundição, o pó da substância apresentada é utilizado como lubrificante. Um dos componentes dos tijolos refratários também é o grafite. É adicionado à mistura na fabricação de plásticos.

Este material também é utilizado para a fabricação de contatos de aparelhos elétricos. Isso é facilitado pelas propriedades condutoras elétricas da substância.

Os lápis de grafite são conhecidos, talvez, por todas as pessoas. Este material também é utilizado na produção de alguns tipos de tintas. Neste caso, é grafite preto (e não cinza) que é usado. Esta tinta tem propriedades anticorrosivas.

Os diamantes artificiais são obtidos a partir do mineral natural apresentado. São usados quandoprodução de ferramentas de corte pesadas. Na engenharia mecânica, o pó de grafite atua como material para rolamentos, pistão e anéis de vedação. Como lubrificante, é adequado para processar correntes de bicicletas, molas de carros, dobradiças de portas.

Até muitos medicamentos contêm grafite.

Aplicações em Alimentos

A substância apresentada também é amplamente utilizada na indústria alimentícia. Para fazer isso, durante a produção, ele passa por certos processamentos. A densidade do ferro, álcool etílico, grafite e açúcar, por motivos óbvios, é diferente. Mas o material apresentado pode conter e fazer parte de algumas substâncias. É encontrado em parafinas, ésteres, álcool e até açúcar.

Isso pode ser verificado por um experimento simples. Primeiro você precisa pegar um pedaço de açúcar. É colocado em uma tampa dura e coberto com uma tampa (você pode usar um dedal). Em seguida, o metal com o qual o açúcar é coberto é aquecido fortemente. Com o tempo, uma fumaça acre sairá de debaixo do dedal. Se você levar um fósforo, o gás vai queimar.

Quando a fumaça parar de emitir, você pode remover o dedal. Há uma massa preta na tampa. Isso é carvão. É o carbono do qual o grafite é feito.

Estar na natureza

Grafite, cuja densidade depende de sua pureza, é encontrada na natureza em quantidades bastante grandes. Cerca de 600 mil toneladas dessa substância são extraídas anualmente em todo o mundo. O maiorsuas reservas estão concentradas no México, República Tcheca, China, Ucrânia, Brasil, Rússia, Canadá e Coréia do Sul.

Desde os tempos antigos, os depósitos de grafite despertavam o interesse da humanidade. Hoje, esses recursos naturais estão sendo desenvolvidos para fornecer à indústria materiais com as qualidades exigidas. A grafite é encontrada em granitos, rochas calcárias, mica ou gnaisse na forma de inclusões fibrosas ou cristalinas. A mineração é realizada a céu aberto e métodos subterrâneos.

Custo do grafite

Grafite, cuja densidade e pureza afetam seu valor, agora é vendido a preços bastante razoáveis. Isso é influenciado pelo tamanho de seus cristais, bem como pelo teor de carbono. Quanto mais alto, mais caro é o grafite. Com um teor de carbono suficientemente alto, as propriedades físicas do material aumentam. Isso é valioso para a indústria em uma ampla variedade de indústrias.

Hoje o custo médio do grafite é de cerca de 45 rublos/kg. Se foi processado artificialmente, o custo aumenta significativamente. Além disso, o preço de um mineral natural depende da localização do depósito.

Familiarizando as principais propriedades e características do grafite, podemos concluir que tanto o custo quanto as qualidades técnicas do material dependem de sua densidade. Portanto, o mineral extraído na natureza está sujeito a processamento posterior. Isso aumenta suas qualidades.