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石家庄石墨聚苯板中石墨的晶体结构是怎样的

来源:   发布时间 : 2019-11-25 16:37:22   
      石墨是晶体结构介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种属六方或三方晶系的过渡型晶体的自然元素矿物。与金刚石和以美籍华裔矿物学家赵景德姓氏命名的赵击石等成同质多象。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。石家庄石墨聚苯板
      在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域的π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。灰黑,不透明固体,密度2.25g/cm3,熔点3652℃,沸点4827℃,硬度1。化学性质稳定,耐腐蚀,同酸、碱等药剂不易发生反应。687℃在氧气中燃烧生成二氧化碳。
      可被强氧化剂如浓硝酸、高锰酸钾等氧化成有机酸。可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂,还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。
      石墨中各碳原子的价电子以三个SP2杂化轨道及--个2Pz轨道相互作用,形成具有共价键叠加金属键的六角环形网状体平面层,各层再由分子键的引力结合起来。在同一六角网状平面中C-C键长为0.142nm,相邻的层间距是0.3354nm。六角网状平面中C-  C共价键的碳原子结合力达到每摩尔120kcal,而层与层之间的结合力要小得多,只有每摩尔20kcal。
      石墨层与层之间的相对位置有两种排列方式,因而形成两种形式的石墨晶体:六方晶系石墨和三方晶系石墨(如图1所示)。六方晶系石墨中,六角网状平面呈ABAB重叠,即*一层的位置与第三层相对应,第二层位置与第四层相对应。而在三方晶系石墨中,六角网状平面呈  ABCABC重叠,即*一层的位置与第四层才完全对应。六方晶系石墨的晶胞常数为a0=0.2461nm,c0=0.6708nm;三方晶系石墨的a0=0.2461nm,c0=1.0062nm,两者只是C轴的长短不一。
      大多数天然石墨和人造石墨都属于八方晶系结构,在结晶较完善的天然石墨中,呈ABAB结构的六方晶系石墨约占80%左右,而ABCABC结构的三方晶系石墨只占20%左右。当受到机械或化学方法外理后,由于石墨的层间结合力较弱,呈ABCABC结构的石墨所占比例有所增加。各种人造石墨基本上都是六方晶系石墨,这是因为人造石墨是在高温下获得的,呈ABCABC结构的石墨加热到3000℃都可转化为ABAB结构。三方晶系石墨实际上是一种有缺陷的石墨。石家庄石墨聚苯板
      石墨晶体的六角网状平面中,相邻六个碳原子的距离(0.142nm)比金刚石中碳原子的距离(0.154nm)还要小。因此,石墨六角网状平面上碳原子间的结合强度应该比金刚石高,这也是石墨具有高熔点的原因。由于石墨六角网状平面中和平面层的结合力相差甚远,因此它在导热性、导电性、热膨胀系数、机械强度等许多物理性能上都呈各向异性(如表11-2所列),并且很容易沿层面解理,分离出薄层,使其具有润滑性。
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