Графит температура плавления и кипения

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Температура – плавление – графит

Температура плавления графита , по данным Бассе [34], равна приблизительно 4000 К при давлении 105 бар. Она повышается с увеличением давления. [2]

При увеличении давления температура плавления графита возрастает и при – 6 ГПа достигает 4620 100 К; при 4 8 ГПа теплота плавления графита Д / / пл 8710 кДж / кг. Начальный наклон dT / dP кривой плавления составляет 250 К / ГПа. Тройная точка графит-алмаз-жидкость располагается при 3700 С и давлении 11 ГПа. Согласно диаграмме при температурах 1027 – 1227 С и давлении 5 – 6 ГПа возможен переход графита в алмаз, однако указанного прямого перехода практически не наблюдается. В промышленности осуществляется только каталитический синтез алмазов. Существование металлического алмаза при давлениях около 50 ГПа и температурах около 2227 С пока остается проблематичным. [3]

Имеющиеся в литературе данные по температуре плавления графита противоречивы. Бассе [674] нашел, что тройная точка графита лежит приблизительно при 4000 К и давлении 100 апгм. [4]

Таким образом, перечисленные выше данные 4 не вполне достоверны и не позволяют провести выбор надежного значения температуры плавления графита . Рекомендованное в справочнике Быховского и Россини [813] значение 3873 К безусловно слишком низкое. В настоящем Справочнике для расчета термодинамических функций графита при высоких температурах температура плавления графита принята в соответствии с рекомендациями [267, 915] равной 5000 К 6 – Погрешность этой величины составляет несколько сот градусов. Значение 5000 К для тройной точки графита было использовано Юди и Боулджером [4031] при построении диаграммы состояния графита ( см. [ 479а ], стр. [5]

Углеродные слои в графите могут скользить относительно друг друга, так как связь между ними невелика; плавление требует большой перестройки сильных связей в слоях углеродных атомов, поэтому температура плавления графита – столь же высока, как и у алмаза. [6]

Материалом, который во многих случаях конкурирует с тугоплавкими металлами для изготовления нагревательных элементов вакуумных высокотемпературных электропечей и зачастую даже превосходит их, является графит. Температура плавления графита 3600 С, однако его интенсивное испарение начинается с более низких температур. [7]

Четкие опыты по плавлению графита выполнить трудно из-за очень высокой температуры плавления и узкого температурного интервала существования жидкой фазы при обычных давлениях. Согласно ранним сообщениям [19, 419, 901, 902], температура плавления графита 3800 К близка к точке кипения, которая по данным более поздней работы Глоклера [341] равна примерно 4200 К. Имеются данные [52], что тройная точка отвечает давлению 105 кг / см2 и температуре 4000 К. Это устанавливает нижний предел давления, необходимого для предотвращения непосредственного испарения углерода, минуя плавление. [8]

Об этой последней модификации судят на основании косвенных данных и само ее существование гипотетично. На диаграмме обозначены следующие кривые: а – зависимость равновесного давления в системе графит алмаз от температуры; б – температура плавления графита – в зависимости от давления иг – температура плавления алмаза в зависимости от давления. [10]

Об этой последней модификации судят на основании косвенных данных и само ее существование гипотетично. На диаграмме обозначены следующие кривые: а – зависимость равновесного давления в системе графит чь алмаз от температуры; б – температура плавления графита в зависимости от давления иг – температура плавления алмаза в зависимости от давления. Кривые b и д представляют экстраполяцию кривых плавления в неустойчивые для жидкости области. В соответствии с этим, например, область алмаза делится кривой b на две части; часть III – область алмаза и метастабильного графита и часть IV, расположенную выше гипотетической кривой плавления графита, – область собственно алмаза. Соответственно часть диаграммы, обозначенная цифрой I, является областью графита и метастабильного алмаза. [12]

Об этой последней модификации судят на основании косвенных данных и само ее существование гипотетично. На диаграмме обозначены следующие кривые: а – зависимость равновесного давления в системе графит р алмаз от температуры; б – температура плавления графита в зависимости от давления иг – температура плавления алмаза в зависимости от давления. Кривые Ь и д представляют экст-раполяцию кривых плавления в неустойчивые для жидкости области. В соответствии с этим, например, область алмаза делится кривой Ь на две части; часть III – область алмаза и метастабильного графита и часть IV, расположенную выше гипотетической кривой плавления графита, – область собственно алмаза. Соответственно часть диаграммы, обозначенная цифрой I, является областью графита и метастабильного алмаза. [14]

Таким образом, перечисленные выше данные 4 не вполне достоверны и не позволяют провести выбор надежного значения температуры плавления графита. Рекомендованное в справочнике Быховского и Россини [813] значение 3873 К безусловно слишком низкое. В настоящем Справочнике для расчета термодинамических функций графита при высоких температурах температура плавления графита принята в соответствии с рекомендациями [267, 915] равной 5000 К 6 – Погрешность этой величины составляет несколько сот градусов. Значение 5000 К для тройной точки графита было использовано Юди и Боулджером [4031] при построении диаграммы состояния графита ( см. [ 479а ], стр. [15]

Свойства графита

Слово графит в переводе с греческого обозначает «пишу». Минерал с таким названием у природе образуется при высокой температуре в вулканических горных породах.

Характеристики графита

Графит является представителем класса самородных элементов высокой прочности. Его структура обладает большим количеством слоев.

В природе встречается два вида графита:

По величине кристаллов и по их расположению относительно друг друга в природе встречаются следующие типы графитов:

У графита структура является достаточно слоистой. Каждый из слоев обладает волнистой формой. Она является слабовыраженной.

Графит представляет собой один из элементов, который состоит преимущественно из кристаллов разных размеров. Они имеют пластичную структуру и небольшие чешуйки по краям. По своей прочности они могут сравниться алмазами.

Кристаллическая решетка графита состоит из большого количества слоев, которые имеют различное расположение относительно друг друга.

Сегодня не редко производится искусственный графит, который создается из смеси различных веществ. Он используется в разных отраслях человеческой жизнедеятельности. Графит, полученный искусственным путем, обладает большим количеством видов.

В современном мире планируется из графита добывать золото. Ученые выяснили, что в одной тонне графита содержится примерно 18 граммов золота. Данное количество золотой руды присуще золотым месторождениям. В настоящее время получать золото из графита есть возможность не только в нашей стране, но и в других государствах мира.

Физические свойства графита

Одним из главных свойств графита является его способность проводить электрический ток. Его физические свойства отличаются от параметров алмаза тем, что у него не такой высокий уровень твердости. Его структура является изначально довольно мягкой. Однако после нагревания она становится твердой и хрупкой. Материал начинает рассыпаться.

Физические свойства графита являются следующими:

1. не растворяется в кислоте.
2. плавление графита при температурах меньше 3800 градусов Цельсия невозможно.
3. после нагревания приобретает твердую и хрупкую структуру.

Это далеко не все свойства графита. Есть еще параметры, которые делают этот элемент уникальным.

Графиту присущи следующие характеристики:

• температура плавления графита составляет 3890 градусов Цельсия,
• цвет графита является темно-серым с металлическим отливом,
• теплоемкость графита составляет 0.720 кДЖ
• удельное сопротивление графита составляет 800.000 · 10 − 8 (Ом · Метр).

Внимание: Единственный параметр из всех характеристик графита, который зависит от вида элемента, является теплопроводность графита. Она составляет 278,4 до 2435 Вт/(м*К).

Таблица. Физические свойства графита.

Добыча графита

Добыча графита является сложным процессом. Для этого создано большое количество разновидностей оборудования. Оно используется для добычи и дробления элемента. Залежи графита обычно находятся глубоко под землей. Именно по этой причине чаще всего используются бурильные установки, которые позволяют добраться до месторождения этого элемента.

Применение графита

Как известно такой материал, как графит обладает большим количеством уникальных качеств. Именно они обуславливают сферы его применения. Благодаря тому. что данный материал обладает устойчивостью к высоким температурам его применяют для производства футеровочных плит.

Применение графита используется и в сфере ядерной промышленности. Там он играет важную роль при замедлении нейтронов.

Получение алмаза из графита тоже возможно. В современном мире есть возможность получать синтетический алмаз, который по своим качествам и внешнему виду будет напоминать природный материал.

Пиролитический графит представляет собой особую форму такого элемента, как графит. Данная его разновидность нашла широкое применение в сфере микроскопических исследований. Его применяют в качестве калибровочного материала. Чаще всего его используют в сканирующей туннельной микроскопии и в атомно-силовой микроскопии. Данная разновидность графита относится к разряду синтетических. Его получение возможно при нагревании кокса и пека.

Благодаря графиту можно получать активные металлы с химической точки зрения путем электролиза. Данный метод использования элемента объясняется тем, что у графита достаточно хорошая электропроводность.

При производстве пластмассовых изделий графит тоже нашел свое применение. Его используют для наполнения пластмассы.

Самым известным методом использования графита является производство стержней для обычных простых карандашей, к которым так привыкли люди.

Статьи по теме

Шлакопортландцемент

Шлакопортландцементом называется искусственно полученное гидравлическое вещество, обладающее вяжущим эффектом.

Свойства полимеров

Независимо от вида и состава исходных веществ и способов получения материалы на основе полимеров можно классифици­ровать следующим образом: пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки, покрытия, клеи.

Свойства фенола

Фенолы и их производные содержатся в древесине, торфе, буром и кам. углях, нефтяных остатках. В живой природе фенолы, гл. обр. в виде производных, присутствуют в клетках растений.

Вещества ускоряющие высыхание красок

Сиккативы — соединения свинца, кобальта, марганца и цинка, которые, будучи добавлены в высыхающие масла, ускоряют их высыхание.

Виды грунтовок

Грунтовка – это жидкий состав, предназначенный для предварительной обработки поверхностей перед их последующей отделкой.

Графит: температура плавления, свойства и применение

Графит относится к минералам, которые отличаются многофункциональностью в практическом использовании. Обычно принято ассоциировать его с красящими веществами, но этим его возможности не ограничиваются. В то же время нельзя говорить об универсальности использования данного материала, поскольку его слоистая структура также обуславливает и рамки применения. И это не говоря о необходимости создания особых условий обработки. Дело в том, что температура плавления графита в градусах Цельсия может достигать 2800 °C, что требует задействования специальных мощностей для изготовления конечной продукции.

Свойства графита

Среди основных эксплуатационных качеств данного минерала выделяют теплопроводность, способность выступать проводником электрического тока и мягкость структуры, которая, впрочем, не всегда идет в плюс изделиям из графита. Что касается теплопроводности, то она может достигать 2400 Вт/(м*К) и более. Этот показатель зависит от структуры и плотности материала. Важно отметить, что графит, температура плавления которого варьировалась в диапазоне 2500 – 3000 °C, обретает более мягкую структуру. Это может быть благоприятно для дальнейшего раскрытия проводных качеств минерала, но тепловая обработка резко снижает физические прочностные характеристики. В итоге графит может быть столь же эффективным, как и металл, в процессах электропроводности, но из-за хрупкости будет непригоден к использованию в условиях жесткой механической эксплуатации.

Также минерал отличается реактивностью в контактах с химически активными веществами, среди которых соли и щелочные металлы. Правда, это зависит от условий, в которых находится графит. Температура плавления порядка 2800 °C (при которой минерал взаимодействует с кислородом) может привести к его сгоранию до образования углекислого газа.

Температура плавления

Спектр температур, при которых можно получить плавление графита, весьма разнообразен. Многое зависит, к примеру, от конечных задач данной операции. Диапазон температур определяют также и внешние условия, и характеристики состава конкретного минерала, и применение в ходе термической обработки дополнительных средств воздействия на графит. Температура плавления, при которой возможно получение готового для применения графита, варьируется от 2600 до 3800 °С. Также практикуется расчет по шкале Кельвина. В данном случае она достигает уже 4000° К, но и это значение может повышаться в зависимости от показателя давления. Обычно плавление графита производится под давлением 105 – 130 Бар.

Температура кипения

Потребность в термической обработке обуславливается тем, что предприятия стремятся модифицировать эксплуатационные качества материала с целью создания более эффективных изделий. Реже применяются методы доведения до кипения минерала, но и они позволяют улучшать определенные свойства структуры. Вопрос о том, какова температура плавления и температура кипения графита, нередко предполагает указание одинакового диапазона – от 3800 до 4200 °С. Нижний порог определяет состояние плавления, а верхний – кипение материала. Опять же в зависимости от характеристик графита и его разновидности условия термического воздействия в плане получения нужного состояния минерала – кипения или плавления – могут сходиться.

Технологии получения

Практически все изделия из графита перед конечным использованием подвергаются операциям переработки. Способ получения определяет и разновидность графитового материала. Как правило, разница в методах обуславливается как раз температурным воздействием. Так, посредством нагрева смеси пека и кокса получают ачесоновский графит. Температура плавления и кипения в этом случае будет составлять 2800 и 4200 °C соответственно. Термомеханическая методика обработки коксовой смеси предусматривает воздействие с теми же показателями нагрева – разница заключается лишь в применении карбидообразующих компонентов. Низкими показателями температурной обработки отличается пиролизный метод. В этом случае природный графит модифицируется из газообразных углеводородов в вакууме при 1500 °C. При этом распространены и охлаждающие методы переработки базовых смесей для получения графита. К таким технологиям относится доменная, в процессе которой происходит медленное охлаждение чугунных масс.

Применение графита

Свойства графита, как уже отмечалось, позволили ему найти широкое применение в самых разных сферах. Его используют в изготовлении электродов, карандашей, защитных средств, эталонных измерительных материалов и даже в качестве смазочного вещества. Термические качества минерала определили его полезность в составе печных сооружений. К примеру, из графита делают футеровочные плиты и плавильные тигли. Но и здесь многое зависит от конкретной разновидности, в которой представлен графит. Температура плавления некоторых видов материала, составляющая 2600 °C, например, не позволяет применять их в промышленных камерах термической обработки. Зато электрохимические качества позволяют использовать большинство изделий из графита в качестве элементов проводниковой инфраструктуры.

Заключение

Графитовые материалы можно рассматривать как гибкую основу для использования в разных отраслях. Качества электро- и теплопроводности хоть и соседствуют с физической хрупкостью и скромными показателями механической надежности, но открывают широкие возможности для узкоспециализированного применения минерала. С точки зрения стандартов промышленной переработки, температура плавления графита в градусах, которая составляет в среднем 2800 °C, не является критической. Организовать процесс плавления или кипения материала могут себе позволить даже небольшие предприятия, занимающиеся изготовлением электрохимической арматуры. Другое дело, что производство конечных изделий из графита требует не только термической обработки.

Основные свойства природного графита

Графиты — вещества серого цвета с металлическим блеском, аморфного, кристаллического, или волокнистого сложения, жирные на ощупь, удельный вес от 1,9 до 2,6. По внешнему виду графит, имеет металлический свинцово-серый цвет, колеблющейся от серебристого до черного, с характерным жирным блеском.
Поэтому потребители зачастую называют явнокристаллические графиты серебристыми, а скрытокристаллические — черными.

На ощупь графит жирен и отлично пачкается. На поверхностях он легко дает черту от серебристого до черной, блестящей. Графит отличается способностью прилипать к твердым поверхностям, что позволяет создавать тонкие пленки при натирании им поверхностей твердых тел.

Графит представляет собой алоторопную форму углерода, которая характеризуется определенной кристаллической структурой, имеющей своеобразное строение.

В зависимости от структурного строения графиты делятся на:

• явнокристаллические,
• скрытокристаллические,
• графитоиды,
• высокодисперсные графитовые материалы, обычно называемые углями.
  В свою очередь, явнокристаллические графиты по величине и структуре кристаллов делятся на:
• плотнокристаллические (Боготольское месторождение графита),
• чешуйчатые (Тайгинское месторождение графита).

В чешуйчатых графитах кристаллы имеют форму пластинок или листочков. Чешуйки их жирные, пластичные и имеют металлический блеск.

Важнейшие свойства графита

Электрические свойства

Электропроводность графита в 2,5 раза больше электропроводности ртути. При температуре 0 град. удельное сопротивление электрическому току находится в пределах от 0,390 до 0,602 ом. Низкий предел удельного сопротивления для всех видов графита одинаков и равен 0,0075 ом.

Термические свойства

Графит обладает большое теплопроводностью, которая равняется 3,55вт*град/см и занимает место между палладием и платиной.

Коэффициент теплопроводности 0,041( в 5 раз больше, чем у кирпича). У тонких графитовых нитей теплопроводность выше, чем у медных.
Температура плавления графита — 3845-3890 С при давлении от 1, до 0,9 атм.
Точка кипения доходит до 4200 С.
Температура воспламенения в струе кислорода составляет для явнокристаллических графитов 700-730С. Количество тепла, получаемого при сжигании графита, находится в пределах от 7832 до 7856 ккал.

Магнитные свойства

Графит считается диамагнитным.

Растворимость графита

Химически инертен и не растворяется ни в каких растворителях, кроме расплавленных металлов, особенно тех, у которых высокая точка плавления. При растворении образуются карбиды, наиболее важными свойствами которых являются карбиды вольфрама, титана, железа, кальция и бора.
При обычных температурах графит соединяется с другими веществами весьма трудно, но при высоких температурах он дает химические соединения со многими элементами.

Упругость графита

Графит не обладает эластичностью, но тем не менее он может быть подвергнут резанию и изгибанию. Графитовая проволока легко сгибается и закручивается в спираль, а при вальцевании дает удлинение около 10%. Сопротивление на разрыв такой проволоки равно 2 кг/мм 2 , а модуль изгиба равен 836 кг/мм2.

Оптические свойства

Коэффициент светопоглощения графита постоянен для всего спектра и не зависит от температуры лучеиспускания тела; для тонких графитовых нитей он равен 0,77, с увеличением кристаллов графита светопоглащение уже находится в пределах 0,52-0,55.

Жирность и пластичность графита являются важнейшими свойствами, которые дают возможность широко применять его в промышленности. Чем выше жирность графита, тем меньше коэффициент трения. От жирности графита зависит использование его в качестве смазочного материала, а также способность прилипания к твердым поверхностям.

Благодаря этим свойствам имеется возможность создавать тонкие пленки при натирании графитом поверхности твердых тел.

Низкий коэффициент теплового расширения графита и связанная с этим высокая стойкость к температурным напряжениям, является решающим фактором применения его, как важного и незаменимого вспомогательного материала в металлообрабатывающей, чугунолитейной и сталелитейной промышленности, т.е. всюду, где рабочие поверхности должны предохраняться от прямого воздействия расплавленного металла. Важным преимуществом при таком использовании является также его несмачиваемость, полностью восстановленными металлами и нейтральными шлаками, прочность при высоких температурах. Применение графита при отливе деталей повышает качество отливов, уменьшает количество брака, и предупреждает образование пригара, на удаление которого требуется большие усилия и затраты.

Сырые литейные формы и стержни покрываются слоем сухого графитового порошка. Чистый графит имеет низкий коэффициент поглощения нейтронов и самый высокий коэффициент замедления, благодаря чему он незаменим в атомных реакторах. Без графитовых электродов немыслимо развитие черной и цветной, химической промышленности.

Графит прекрасный футеровочный материал электролизеров для получения алюминия. Углеродосодержащие материалы применяются для строительства электропечей и других тепловых агрегатов.

Из графита готовятся тигли, лодочки для производства сверхтвердых сплавов.
В химической промышленности материалы из графита незаменимы для производства теплообменников, работающих в агрессивных средах.

А так же для изготовления нагревателей, конденсаторов, испарителей, холодильников, скрубберов, дистилляционных колонн, форсунок, сопел, кранов, деталей для насосов, фильтров.
Отечественная промышленность в большом ассортименте выпускает графитовые электрощетки для различных электрических машин, электрические осветительные угли для прожекторов и для демонстрации и съемок кинофильмов, элементные — гальванических батарей, сварочные и для спектрального анализа, изделия для электровакуумной техники и техники связи.

В машиностроении графит используется как антифрикционный материал для подшипников, колец трения, торцевых и поршневых уплотнений, подпятников.