Qrafit

Qrafit.

Qrafit (yun. γράφω — yazıram) — karbonun allotropik modifikasiyası olub, bircinsli elementlər sinfinə aid mineraldır. Laylı struktura malikdir. Kristallik qəfəsin layları bir-birinə nisbətən müxtəlif cür yerləşə bilər (heksaqonal, triqonal). Laylar zəif dalğavaridir, müstəviyə daha yaxındır, karbonun atomlarının altıbucaqlı layndan ibarətdir. Kristalları plastik olub, kələkötürdür. Moos bərkliyi 1 və 2 arasındadır, sıxlığı 2,1–2,3 q/cm³-dir. Rənqi bozdur.

Fiziki xassələri

Qrafit elektrik cərəyanını yaxşı keçirir. Almazdan fərqli olaraq daha aşağı bərkliyə malikdir, nisbtən yumşaqdır. İstiliyin təsiri altında daha da bərkləşir və kövrək hala çevrilir. Rəngi qara-bozdur, metallik parıltıya malikdir. Əriyən deyil, havasızlıq şəraitində qızdırdıqda ərimir. Turşu mühitində həll olunur. Əl ilə toxunduqda yağlılq hissi yaradır. Təbii qrafityin tərkibində 10–12% gil və dəmir oksidi vardır. Sürtünmə zamanı layları qabıqlar şəklində ayrılır. Bu xassədən karandaşlarda istfadə edlir. Istilikkeçirmə qabiliyyəti qarafitin növünüdən, bazis müstəvilərin nisbi istiqamətindən və temperaturdan asılı olaraq 278,4 −2435 Vt/(m*К) arasında dəyişir. Qrafitin monokristalının elektrik keçiriciliyi anizotropdur və bazis müstəvisinə paralell istiqamətdə metala yaxın, perpendikulyar istiqamətdə isə 10 dəflərlə aşağıdır. Keçiriciliyin minimal həddi 300–1300 K arasında müşahidə olunur, burada minimum qiymətin vəziyyəti mükəmməl kristallik struktur üçün aşağı temperatur oblastında sürüşür. Ən yüksək elektrik keçiriciliyinə rekristallaşmış qrafit malikdir.

Qarafitin istilikdən genişlənməsi 700 K-ə qədər həddə baza müstəvisi istiqamətində mənfidir (qrafit qızdırıldıqda kiçilir), onun mütləq qiyməti temperatur artdıqca kiçilir. 700 K-dən yuxarıda onun istilikdən genişlənməsi müsbətə dəyişir. Baza müstəvilərinə perpendikulyar istiqamətdə temperaturdan genişlənmə müsbətdir, demək olar ki, temperaturdan asılı deyil və baza müstəviləri üçün orta mütləq qiymətdən 20 dəfə yüksəkdir. Çoxkristallı qrafit diamaqnitdir, baza müstəvilərində maqnit həssaslığı çox deyil, və ortoqonal baza müstəvilərində böyükdür. Holl əmsalı 2400 K qiymətində müsbətdən mənfiyə dəyişir.

Kimyəvi xassələri

Bir çox maddələrlə (metallar, duzlarla) əlaqə yaradır. Yüksək temperaturda karbon qazında yanaraq oksigenlə reaksiyaya girir. İdarə olunan şəraitdə flüorla birləşərək (CF)x əldə etmək olar.

Strukturu

Qrafitin hexaqonal kristal strukturu. Qırmızı rəngdə "β"-karbon atomları təsvir edilmişdir.

Qrafit səthinin mikroskopda görünüşü

Karbonun hər atomu digər üç atomla kovalent əlaqədədir.

Qrafitin iki növü məlumdur: α-qrafit və β-qrafit. α-qrafitdə atomların yarısı altıtillinin mərkəzi alt və üst hissələrində (…АВАВАВА quruluşu) yerləşir, β-qrafitdə hər bir dördüncü qat birincini təkrar edir. Rombedrik formalı qrafit heksaqonal özəkdə təsvir etmək əlverişlidir ki, onun laylı strukturunu təsvir etmək mmükün olsun. β-qrafit təmiz halda rast gəlinmir, çünki o metastabil formada olur. Ancaq təbii qrafitlərdə romedrik fazanın tərkibi 30% təşkil edir. 2500–3300 K temperaturunda rombedrik qrafit tam olaraq heksaqonala keçir.

Təbii qrafit

Birlikdə tapılan minerallar: pirit, qranat, şpineldır. Yüksək temperaturda vulkan və maqma əsaslı dağ suxurlarında əmələ gəlir. Volfram və ya digər minerallarla birlikdə kvarst birləşmələrində orta temperaturlu hidromaterial polimetallik mədənlərdə rast gəlinir. Kristal slanslar, qnays, mərmər kimi metamorfik suxurlarda geniş yayılmışdır. Böyük yataqlar daş kömürünün yüksək pirolizi sayəsində yaranır. Rus alimləri ion kütlə-spektrometrin köməyi ilə qrafitin tərkibində metallorqanik klasterlər şəklində qızıl, gümüş və platin aşkar etmişlər.

Sünii qrafit

Qrafiti süni olaraq iki yolla əldəedirlər:

• Açenov qrafiti: koks və pek qarışığının 2800 °C-də qızdırılması ilə;
• Rekristallaşdırılmış qrafit: koks, pek, təbii qarfit və karbidləşdirici elementlərdən ibarət qarışığın termomexaniki emalı;
• Piroqrafit: qaz əmələ gətirən karbohidratların 1400–1500 °C-də vakuumda pirolizi və sonradan pirokarbidoksidi əmələ gələnə qədər 2500–3000 °C-də 50 MPa təzyiqdə qızdırmaqla (nəticədə piroqraf alınır -elektrokimyəvi sənayedə buna elektroqrafit deyilir);
• Domna qrafiti: çuqunun böyük kütlədə yavaş sürətlə soyudulması zamanı ayrılır;
• Karbid qrafit: karbidlərin termiki parçalanması zamanı yaranır.

Tətbiqi

Qrafitin tətbiqi onun unikal xassələrinə əsaslanır. Aşağıdakı hallarda tətbiq olunur:

• tiqellərin, kipləşdirici plitələrin hazırlanmasında: bu qrafitin yüksək istiliyə davamlılığına, onun bir çox metal ərintilərinə qarşı kimyəvi davamlılığına əsaslanır.
• elektrodlar və qızdırıcı elementlərin hazırlanmasında: yüksək istilikkeçirməsi və praktiki olaraq istənilən aqressiv su məhlullarına qarşı kimyəvi davamlılığı buna əlverişli imkan yaradır.
• maye və pastaşəkilli yağlayıcıların kombinə edimiş haında bərk yağlaycı materiallar,
• doldurucu plastmas,
• nüvə reaktorlarında neytronların yavaşılaşdırılması üçün çubuqlar,
• qara qrafit karandaşların içliklərinin komponenti,
• sintetik almazların alnmasnda,
• müxtlif elektrik maşınlarında, elektrik nəqledicilərdə və körpü kranlarında, həmçinin etbarlı elektrik kontaktı təlb olunan digər qurğularda kontak fırçaların və cərəyan öütürücülər,
• yüksəkomlu birləşmələrdə cərəyankeçirici komponent.

Mənbə

• Ernst H. Weinschenk: Der Graphit, seine wichtigsten Vorkommnisse und seine technische Verwerthung. Verl.-Anst. und Dr. A.-G., Hamburg 1898 (Digitalisat)
• Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. (Übersetzt von Werner Horwath). Edition Dörfler im Nebel Verlag, Eggolsheim 2002