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  3. 石墨概述

石墨(Graphite),又称黑铅(Black Lead),是碳的一种同素异形体(碳的其他同素异形体有很多,为人熟悉的例如钻石)。作为其中的一种最软的矿物,石墨不透明且触感油腻,颜色由铁黑到钢铁灰不等,形状可呈晶体状、薄片状、鳞状、条纹状、层状体,或散布在变质岩(由煤、碳质岩石或碳质沉积物,受到区域变质作用或是岩浆侵入作用形成)之中。化学性质不活泼,具有耐腐蚀性。
结构
石墨具有层状的平面结构,结构如左图所示。每层中碳原子都排列成蜂窝状晶体结构,层内原子间距0.142nm,层间距0.335nm。层内每个碳原子的周边以共价键连结著另外三个碳原子,排列方式呈蜂巢式的多个六边形,每层间有微弱的范德华力。由於每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属於导电体。
用途
包括制造铅笔笔芯和润滑剂或集电弓上的碳刷条,也可作压力管式石墨慢化沸水反应炉的中子减速剂。目前主要用途是耐火材料的原材料,尤其是镁碳砖
自然界自然形成的石墨可分为鳞片石墨和土状石墨。因晶体结构中存在大量离域电子,石墨可以导电,其与晶体层平行的方向电阻率为(2.5~5.0)×10-6Ω・m,与层垂直的方向电阻率为3×10-3Ω・m。
电解中的惰性电极可以由铂制作,但由於会受卤素侵蚀,所以在会产生卤素(例如:电解食盐盐水)的电解时使用石墨替代铂,作为惰性电极。
存在形式
碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳金刚石石墨;有无定形碳;有复杂的有机化合物动植物等;碳酸盐大理石等。单质碳的物理和化学性质取决於它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。