Характеристики натурального графита: это минерал или горная порода, каково его описание и можно ли им писать на бумаге?

Многие с детства помнят, что стержень карандаша состоит из графита. Однако далеко не каждый имеет представление о том, что это за вещество. Между тем графит является самородным минералом, который имеет общее происхождение с алмазом. Какими физико-химическими свойствами обладает этот камень? Где и как добывают эту горную породу? В каких сферах применяется этот минерал? Можно ли им писать на бумаге?

Графит: описание и происхождение

Наряду с образованием карбонатов и углеводородов в природных условиях углерод существует в самородном виде, образуя 2 полиморфные формы – графит и алмаз. Эти одинаковые по составу минералы различаются структурой и физическими свойствами.

Графитовая горная порода известна с давних времен, однако исходной информации о ее применении нет. Отсутствие ранних исторических сведений объясняется тем, что по красящим свойствам графит имеют сходство со многими другими материалами, например молибденитом. Несмотря на скудость информации об этом камне, доподлинно известно, что в археологической культуре эпохи неолита Боян, существовавшей на территории современной Молдавии, Румынии и Болгарии в 4 тысячелетии до н. э., этот материал использовался для раскрашивания глиняной посуды.

Свое название графит получил в 89 г. XVIII в. благодаря немецкому геологу Абрааму Готлобу Вернеру. Ученый, обнаружив, что этим камнем можно писать, решил присвоить ему наименование, которое происходит от греческого слова «графо», переводящегося как «пишу».

Этот минерал в некоторых источниках также называется черным или серебристым свинцом, карбидным железом. В нашей стране этот камень впервые был обнаружен в 26-м г. XIX в. в Уральских горах.

Физико-химические свойства минерала

Природный графит относится к классу самородных минералов. Для его структуры характерна слоистая форма. Слои в его кристаллической решетке слабоволнистые, практически уплощенные.

Они состоят из 6-угольных слоев атомов углерода. Для кристаллов характерна пластинчатость и чешуйчатость.

У природного камня существуют разновидности, различающиеся по строению решетки. Он может быть:

  • плотнокристаллический;
  • кристаллический;
  • скрытокристаллический.

В природе встречаются экземпляры серого или черного оттенков. Отличительной чертой этого минерала является стальной блеск (см. фото).

Он совершенно непрозрачен. Графит имеет следующие характеристики:

  • низкий уровень твердости, который по шкале Мооса варьируется от 1 до 2;
  • плотность – от 2,09 до 2,23 г/см³;
  • температура плавления – 3845°С;
  • температура кипения – 4200°С.

При описании графита особо отмечается его способность проводить электрический ток. Под влиянием высокой температуры он становится более твердым. При этом его хрупкость увеличивается. При отсутствии доступа воздуха натуральный минерал проявляет устойчивость к нагреванию. На ощупь этот материал жирный и достаточно мягкий. Он оставляет темные следы на руках, бумаге и других поверхностях, с которыми контактирует.

Природные экземпляры на 10–12% состоят из глины и соединений железа с кислородом. При механическом воздействии происходит их расслоение с образованием отдельных чешуек. Этот эффект используется при изготовлении карандашей. При температуре выше 4200°С и реакции с кислородом графит сгорает, трансформируясь в углекислый газ.

Этот материал обладает высоким диамагнетизмом. Имеет свойство растворяться в кислотах-неокислителях и образовывать соединения включения с щелочными металлами и солями.

Где и как добывают минерал?

Добыча этого полезного ископаемого является сложной процедурой. Для этого используется большое количество оборудования. Залежи этого минерала располагаются в глубоких слоях земли. Его извлекают с помощью бурильных машин. Минералами-спутниками в этом случае являются пирит, гранат, шпинель.

Лидерскую позицию по объему экспорта графита много лет удерживает Китай. На долю поставок этой страны приходится около 2/3 от общего количества экспортируемого в мире сырья. Крупные графитовые залежи также находятся в Канаде, Бразилии, Мексике, на Шри-Ланке. В России запасы этого сырья составляют около 13 млн. т. Этой горной породой богато сибирское месторождение.

Добыча ископаемого в нашей стране осложняется тем, что большое его количество расположено на территории природоохранных объектов. Это накладывает определенные ограничения на добывающую деятельность.

Применение натурального графита

Область применения графита не ограничивается возможностью письма на бумаге и других поверхностях. Благодаря своим уникальным качествам этот материал имеет широкую сферу использования.

Графит применяется для:

  • Производства емкостей для нагрева, высушивания, сжигания, обжига и плавления различного сырья и изготовления износостойких плит. Такое применение обусловлено его устойчивостью к воздействию высоких температур при отсутствии воздуха, а также к большому количеству расплавленных металлов.
  • Изготовления электрических проводников, имеющих электронную проводимость и находящихся в контакте с электролитом, а также нагревательных элементов. Данный материал в этом направлении используется благодаря высокому уровню электропроводности и устойчивости к практически всем водным растворам с агрессивными свойствами.
  • Образования химически активных металлов путем электролиза расплавленных соединений. Для получения алюминия используется одновременно 2 свойства: отличная электропроводность и газообразность продукта реакции, протекающей на электроде.
  • Производства твердого смазочного сырья.
  • Изготовления наполнителя пластики.
  • Замедления нейтронов в ядерных реакторах.
  • Производства стержней для черных графитовых карандашей. В этом случае он используется совместно с каолиновым веществом.
  • Синтезирования искусственных алмазов.
  • Измерения длины нанометрового диапазона для калибровки сканеров сканирующих зондовых микроскопов, предназначенных для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением, а также сканирующих зондовых микроскопов высокого разрешения, использующихся для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.
  • Производства контактных элементов для различных электромашин, транспорта, работающего от электричества, и мостовых подъемных кранов с троллейным питанием, реостатов повышенной мощности и других устройств, которые требуют надежного подвижного электрического контакта.
  • Изготовления тепловой защиты носовой области элементов поражения ракетного оружия и возвращаемых космических аппаратов.
  • Производства элементов, проводящих ток в высокоомных токопроводящих склеивающих материалах.

 

Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5 (3 оценили на 4,67 из 5)
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Мой камень
Комментариев: 1
  1. Светлана

    интересная статья. Даже не знала, что графит имеет много общего с алмазом. Рассказала дочке о происхождении этого минерала и сферах его применения. Она с интересом стала исследовать свои карандаши, которые использует для черчения.

  2. Olga

    А еще графит имеет много общего с каменным углем. И это общее — углерод. Странно, что люди этого не знают, об этом же в школе говорят и на географии, и на физике, и на химии. Или сейчас уже не говорят?

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: