흑연은 결정질 형태의 탄소이며, 전형적으로 측분다 또는 결정질 층으로서 변성암에서 발생합니다. 그것은 탄소 질 퇴적물의 변성에 의해 형성됩니다. 본질적으로, 그것은 또한 화성암, 운석 및 미네랄 Plumbago에서도 발견됩니다. 인위적으로, 약간의 모래와 2 철 혼합 된 분말 코크스를 가열하여 제조 할 수 있습니다.
흑연은 그의 구성 탄소 원자가 공유 결합에 의해 강하게 유지되기 때문에 공유 고체이다. 그것은 가장 안정적인 형태의 탄소이며, 고압과 온도에 노출되면 다이아몬드로 변할 수 있지만 수백만 년이 걸립니다. 흑연의 특성은 구조로 인해 다른 공유 고체와 다릅니다.
개요
흑연은 비 금속 인 순수한 탄소의 한 형태이지만 금속과 비금속의 특성을 표시합니다. 흑연의 특성은 결정 구조에 기인 할 수 있습니다.
흑연은 각각의 탄소가 SP2 혼성화되는 2 차원 평면 구조를 가지고 있습니다. 단일 층에서, 각각의 개별 탄소 원자는 6 개의 이웃 탄소 원자에 접합되어 6 각형 평면 링을 형성하는 공유 결합을 통해 결합된다. 각 원자의 마지막 자유 원자가 전자는 다른 층 사이를 자유롭게 이동할 수 있습니다. 고리에서, 탄소 - 탄소 공유 결합 길이는 141.5 pm이며, 이는 강한 결합을 나타낸다. 따라서, 흑연은 2 차원 시트 유사 중합체 고리를 갖는다. 각각의 시트 또는 층은 벤젠 고리의 융합 시스템으로 간주 될 수있다. 두 개의 연속 시트는 오후 약 340 분 간격입니다. 두 개의 연속적인 층 사이 의이 큰 거리는 공유 결합의 형성을 허용하지 않습니다. 연속적인 층은 약한 반 데르 발스 (Van der Waals) 힘으로 인해 다른 층을 다른 사람보다 밀어 낼 수 있습니다.
흑연의 물리적 특성
흑연은 금속 광택이있는 회색 검은 색의 불투명 한 물질입니다. 종이에 검은 얼룩을 표시합니다. 흑연은 유연하지만 탄성이 아닙니다. 위에서 논의 된 바와 같이 흑연의 구조는 다음과 같이 흑연의 특성을 설명하는 데 사용될 수 있습니다.
- 미끄러운 자연 : 흑연의 연속적인 층은 약한 반 데르 발스 (Van der Waals) 힘에 의해 결합되며, 이는 한 층을 다른 층 위로 슬라이딩 할 수 있습니다. 이것은 또한 평면 선을 따라 구조의 절단을 허용합니다. 결과적으로 검은 색 납
- lustrous : 흑연은 흑연 격자의 다른 층을 통해 자유롭게 움직일 수있는 비편성 전자를 함유하여, 임의의 빛이 반사됩니다. 이 반사는 지루하고 확산되지 않기 때문에 표면은 반짝이거나 빛나는 것처럼 보입니다.
- 높은 용융점 : 각 층의 탄소 원자는 흑연의 용융점이 약 3500 ℃ 인 강한 공유 결합에 의해 결합된다.
- 전도도 : 흑연의 각 탄소는 SP2 하이브리드 화됩니다. 따라서, 각 탄소 원자의 하나의 원자가 전자는 한 지점에서 다른 지점으로 자유롭게 이동할 수있다. 하나의 전자를 함유하는 구제화되지 않은 궤도는 각각 측면으로 겹쳐서 동일한 층에서 결합을 형성한다. 이 유리 전자는 비편성 화되어 열과 전기장의 영향으로 이동합니다. 따라서 그것은 좋은 열 및 전기 도체를 만듭니다.
- 저밀도 : 그것의 밀도는 2.26 g/cm3이며, 이는 연속 층 사이의 더 큰 거리로 인해 다이아몬드보다 큰 다이아몬드보다 큽니다.
- 열 팽창 계수 : 흑연은 열 팽창 계수가 매우 낮습니다. 이는 가열 될 수 있으며 모든 것을 많이 확장하지 않고 매우 높은 온도에 노출 될 수 있음을 의미합니다. 그것은 고온에서 형태와 강도를 유지합니다.
- 흑연은 X- 선과 중성자의 흡착이 적습니다.
- 검은 색 납의 화학적 결합은 다이아몬드를 구성하는 것보다 강합니다.
흑연의 화학적 특성
다음은 흑연의 화학적 특성입니다.
- 표준 온도와 압력에서 흑연은 일반적으로 불활성 물질입니다.
- 그것은 물과 빠르게 반응하지 않습니다.
- 흑연은 또한 화학 공격, 열 및 압력에 내성이 있습니다.
- 흑연이 매우 높은 온도와 강한 산화 대기에 노출되면 산화 및 분해를 겪습니다. 이산화탄소를 형성하기 위해 700 ° C에서 공기 중에 연소됩니다.
C + ½ O2 → Co
C + O2 → CO2
- 벌크 형태로, 그것은 가속화 할 수는 없지만 가연성이 있습니다.
- 감소 에이전트 역할을합니다. 그것은 불소, 이산화염 및 과산화 칼륨과의 폭력적인 반응을 가지고 있으며, 이는 매우 강한 산화제입니다.
흑연의 사용
흑연의 특성은 다음 분야에서 광범위하게 사용되는 독특한 재료입니다.-
- 흑연의 부드럽고 미끄러운 특성으로 인해 그리스, 윤활제 유형으로 사용됩니다.
- 높은 전기 전도성으로 인해 흑연은 전기 용광로를위한 전극 제작에 반영됩니다.
- 흑연의 높은 융점은 녹는 금속을위한 도가니를 만드는 데 적합합니다. 흑연 플레이트 형태의 내화 시스템에도 사용됩니다.
- 흑연은 열전도율과 낮은 열 팽창 계수로 인해 방열판, 탄소 섬유 및 열 교환기의 우수한 재료로 강조됩니다.
- 흑연은 종이에 검은 자국을 남깁니다. 그 이유는 연필 리드를 만드는 데 광범위하게 사용되기 때문입니다.
- 고온과 화학적으로 불활성 특성에서 흑연의 기계적 특성은 핵 응용 분야에서 매우 가치가 있습니다. 원자로에서 중성자 속도를 늦추는 중재자로 사용됩니다.
결론
흑연의 독창성은 결정 구조에 기인 할 수 있습니다. 흑연 또는 검은 색 납은 순수하게 탄소로 만든 회색의 검은 색 불투명 공유 결정질 고체입니다. 비 금속이지만 흑연은 금속 광택을 가지고 있으며 미끄러집니다. 밀도가 낮고 융점이 높으며 열 팽창 계수입니다. 다른 비 메탈과는 달리 열 및 전기 전도도가 높습니다. 화학적으로, 흑연은 불활성이고, 열, 압력에 내성이 있으며, 표준 온도에서 물이나 공기와 반응하지 않습니다. 그러나, 매우 높은 온도와 강한 산화 대기에서, 흑연은 산화를 겪고 이산화탄소를 형성한다. 벌크 형태로, 그것은 불연성이지만 가연성이 있습니다. 그것은 강한 산화제와 격렬하게 반응하는 환원제 역할을합니다.
뚜렷한 특성으로 인해 흑연은 연필 리드 제작, 전기 용광로 용 전극, 강철 및 유리 산업 및 원자로에서 윤활제로 사용됩니다.
