Что можно сделать из графита: Как превратить графит в алмаз в домашних условиях? | Ring Studio Daily

Как сделать алмаз в домашних условиях и возможно ли это?

Приветствуем вас, дорогие наши читатели. Люди во все времена хотели сделать невозможное возможным. В том числе опробовать методы, чтобы узнать, как сделать алмаз и вырастить его в домашних условиях.

Задача эта действительно непростая и требует вдумчивого и кропотливого отношения к процессу. В этой статье мы рассмотрим как вполне реальные способы создания кристаллов, так и совсем невероятные (во всяком случае, для проведения дома).

Можно ли из графита получить алмаз?

Конечно, натуральные алмазы зачастую ценятся куда выше, чем созданные искусственным образом. При этом добытчики алмазов получают немалые прибыли. Однако, в погоне за собственным любопытством и иногда жаждой наживы, многие стремятся узнать, возможно ли получить этот драгоценный минерал искусственным образом?

Эти сомнения подстегиваются еще и тем, что состав графита и алмаза практически идентичен.

И в какой-то степени сомневающиеся правы – алмаз действительно можно получить путем некоторых манипуляций из простого графита. Это было доказано еще в 1955 году. Но для такого события понадобилось создать температуру в 1800 градусов по Цельсию и давление в 120 000 атмосфер. Можно ли сделать это проще?

Эксперименты и результаты ученых

Пару лет назад ученым удалось под кратковременным воздействием лазерного импульса заставить углерод нагреться практически до 3800 градусов по Цельсию. После этой процедуры углерод быстро охлаждается. В результате этого американским ученым удалось получить пока что самую твердую форму углерода, названную Q-углеродом.

То есть практически такой камень можно получить при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре (при наличии лазера конечно). Самое интересное, что по результатам таких экспериментов, в Северной Каролине (а именно там проводились испытания) пришли к выводу, что данная форма углерода превышает по прочности алмаз.

Но и это еще не все – настоящий алмаз в наши дни можно сделать буквально за считанные минуты.

Правда понадобится еще и огромное статическое давление и температура порядка 2500 градусов. Но такие алмазы получаются (за счет поликристалличности) даже более твердыми, чем природные аналоги.

Но все эти способы хоть и хороши, однако требуют хотя бы частичного воспроизведения природных условий. Единственное, что ученым удалось «скостить» – это время, затрачиваемое на создание минерала. Также иногда получается уменьшить и температуру с давлением, но тут уже требуется специализированное оборудование, стоящее немалых денег и труднодоступное для обывателя.

Так возможно ли вырастить алмаз самостоятельно?

Как сделать алмаз: эффективные и не очень способы

На самом деле, для создания алмаза (в идеале) должны соблюдаться следующие условия:

1. Давление более чем в 100 000 атмосфер.
2. Температура порядка 1600 градусов (или выше).
3. Сотни тысяч лет (лучше дольше).

Искусственным образом сейчас удается создать алмазы за несколько месяцев. Однако остальные условия все равно приходится соблюдать.

Но безумные экспериментаторы не собираются отчаиваться. Вот что они предлагают:

• C помощью волшебного сочетания трубы, графита и тротила предлагают создать плотно запаянную конструкцию. Корпусом должна послужить труба, в которую надо сложить остальные компоненты. После образовавшегося взрыва нужно найти остатки эксперимента и вот в них-то и должны содержаться алмазы.

Этот эксперимент может стоить вам жизни! Не проводите его на практике!

• Второй вариант куда более безопасный, но оставляет сомнения в реальности получения именно алмаза, а не просто красивого камня. Для этого возьмите источник высокого напряжения, а также провод, карандаш и жидкий азот (можно заменить водой). Отделите грифель от карандаша и крепко сцепите его с проводом. Конструкцию после этого следует заморозить, после того соединить с источником напряжения. Утверждается, что сразу же после пропускания такого разряда, грифель превратится в алмаз. Это весьма сомнительно, но в качестве очень осторожно проводимого домашнего эксперимента попробовать можно.

Таким образом, на данный момент создать по-настоящему домашний способ образования бриллиантов – задача практически нереальная. Однако если вам интересен сам процесс и вы хотели бы попробовать себя в качестве экспериментатора (возможно, вместе с юным поколением), то попробуйте следующий способ. Он проверен временем и многими поколениями – в результате получаются прекрасные кристаллические структуры, так похожие на любимые многими алмазы и другие драгоценные камни.

Домашние кристаллы

Для создания таких «алмазиков» вам понадобится:

• дистиллированная вода,
• соль,
• нить,
• пищевые красители (по желанию).

В воду добавьте такое количество соли, чтобы она перестала растворяться. Возьмите ниточку и поместите на нее кристаллик соли. Эту совокупность опустите в приготовленный раствор и подождите несколько дней. Кстати, при добавлении пищевых красителей можно получить самые разнообразные цвета и оттенки «камушков».

Аналогичным образом можно поступить с сахаром или медным купоросом.

Но помимо перечисленных ингредиентов, вам могут пригодиться и самые разные компоненты, камни из которых получаются красивее и аккуратнее, чем из соли. Для этого ингредиенты понадобятся чуть менее доступные, однако в сети сейчас можно купить практически все.

В первом видео будем выращивать фиолетовые кристаллы из алюмокалиевых и хромокалиевых квасцов. Никакая соль в сравнение не идет:

Во втором видео показывается общий принцип создания домашних кристаллов (на примере все тех же квасцов):

В общем, создать для себя красивые камушки вполне реально. А если не ставите перед собой цель обогатиться, то это идеальный выход. К тому же, с такими экспериментами можно с ранних лет привить детям любовь к химии, что может сыграть в их жизни немалую роль.

Ждем вас в гости еще не раз, в дальнейшем будет множество новостей из «каменного» мира. До скорых встреч, дорогие друзья!

Команда ЛюбиКамни

Новый способ сделать из графита бриллиант

Алмазы возникают под большим давлением. Данный процесс весьма труден и занимает много времени. Особый способ разработали научные сотрудники из Стэнфорда. Они сообщают, что их способ создания бриллиантов значительно легче и происходит быстрее. Этот способ стал доступен благодаря простому графиту. Он является стержнем карандаша. После этого открытия, изготовление алмазов станет доступно для некоторых инструментов и аппаратов, которые используются в различных сферах жизни человека.

Алмаз достаточно тверд, прочен и способен работать при различных критических температурах. Эти показатели делают камень самым лучшим в мире материалом для изготовления различных инструментов. Помимо технической промышленности, алмазы часто используются и для научных исследований. Можно сообщить, что алмазы используются как для приготовления радиаторов для охлаждения, так и для синтеза некоторых специфических материалов.

Синтетические алмазы изготавливаются из простого графита, которым мы пишем по бумаге, беря в руки карандаш. Графитовый стержень создается особым способом прессования, который идеально подходит для создания данного камня. Для создания алмаза, необходимо поместить графит в специальную камеру, которая будет выдавать давление в 150 000 атмосфер. Именно в результате такого высокого давления, графит изменяет свои характеристики, которые становятся практически такими же, как и у алмаза.

Ученым из Стэнфорда удалось избежать воздействия такого давления. Главной задачей ученых являлось внедрение графита в транзистор. Люди старались и испытывали различные варианты. Однажды, на платиновой поверхности были смешаны графит и некоторое количество водорода. Надежда команды ученых получить тоже действие, что и у кремния провалилось, но такой опыт окончился успехом.

Им удалось изменить структуру графита, в результате чего он стал подобен алмазу. Особая реакция оказалась весьма специфическая, тем самым вызвав немалое удивление.

Также, ученые могут получить уникальную информацию о протекании химических реакций с различными элементами. Данный эксперимент позволяет развить мысли о том, что другие материалы могут владеть аналогичными свойствами.

Можно ли сделать алмаз из угля?: coal_liza — LiveJournal

Химики шутят: если очень сильно надавить на уголь, то получится алмаз. Эту идею в разные времена эксплуатировали авторы фантастических историй, кинорежиссеры, мультипликаторы и разработчики компьютерных игр, благодаря чему многие люди верят, что кусок угля действительно можно превратить в драгоценный алмаз. Один только Супермэн убедил в этом не одно поколение своих поклонников.

В принципе, понятно, откуда возникла данная идея. Уголь, в своей основе, и алмаз являются формами одного и того же химического элемента – углерода.

И, действительно, высокое давление – это ключевой фактор как в процессе превращения разлагающихся углеродных форм жизни (например, растений) в уголь, так и в процессе формирования алмазов. Но в реальности все значительно сложнее.

Химический состав угля сильно отличается от алмаза.

Алмаз представляет собой чистый углерод в хорошо выраженной кристаллической форме. Это прозрачный и чаще всего бесцветный кристалл, хотя бывают и цветные алмазы: желтые, голубые, розовые и даже черные. Такое цветовое отступление от правила связано с особенностями природных условий формирования кристалла и с наличием в нем примесей. К примеру, присутствие в структуре алмаза атомов бора придает кристаллу желтый оттенок, а азот – голубой. Стоит отметить, что речь идет об очень малом количестве примесей – порядка одного атома на миллион.

Основой угля является углерод, однако, назвать его чистым нельзя. В угле содержится множество примесей, включая водород, азот, кислород, серу, мышьяк, селен и ртуть. Кроме того, уголь, в зависимости от своего происхождения и возраста, содержит различные органические соединения.

Чтобы стать алмазом, углероду недостаточно высокого давления. Процесс также требует очень высокой температуры (тысяч градусов). Только в таких условиях может сформироваться особая кристаллическая решетка алмаза. При одновременном воздействии температуры и давления на углерод каждый его атом связывается с четырьмя соседними атомами, образуя очень прочную структуру. Именно строению кристаллической решетки алмаз обязан своей твердостью. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Если бы в составе присутствовали примеси, как в угле, такая связь образоваться бы не могла.

Искусственные алмазы люди все-таки научились создавать. Производят их из графита.

Графит, как и алмаз, является аллотропной формой углерода. С виду он напоминает уголь, но отличается от него свойствами, цветом и наличием кристаллической решетки. Уголь не имеет никакой кристаллической структуры.

Структура графита совсем не похожа на структуру алмаза. Графит образован параллельными слоями, состоящими из атомов углерода, расположенных по углам правильных шестиугольников. Слои отстоят друг от друга на значительном расстоянии и к тому же сдвинуты относительно друг друга. Это строение и объясняет свойство графита расслаиваться на чешуйки, благодаря чему он применяется для изготовления карандашей и в качестве смазочного материала.

Долгие попытки получить искусственный (синтетический) алмаз увенчались успехом в середине двадцатого века. Получение искусственных алмазов из графита при современном уровне развития химии и технологии уже не является проблемой, но требует дорогостоящего оборудования.

То, что природа делает за миллионы лет, человек теперь может сделать за гораздо более короткий срок. Главное – воспроизвести условия, в которых в природе одна форма чистого углерода переходила в другую, то есть создать высокую температуру и очень высокое давление. Существует несколько способов сделать это. Правда, искусственные алмазы получаются довольно мелкими, и объем их производства относительно небольшой. К примеру, московская лаборатория может вырастить до 1 килограмма алмазов в год.

Кстати, существует и искусственный графит. В отличие от алмаза его производят и используют в промышленных масштабах. А получают искусственный графит из угля.

По материалам:

https://www.mnn.com/earth-matters/wilderness-resources/stories/do-diamonds-really-come-from-coal

http://him.1september.ru/view_article.php?ID=200801602

https://vseokamnyah.ru/almaz/i-almaz-i-grafit.html

http://azbukakamnej.ru/dragocennye-kamni/iskusstvennyiy-almaz-proizvodstvo-promyishlennyih-i-tehnicheskih-almazov.html

http://chem21.info/info/1506497/

Как вырастить алмаз в домашних условиях из угля или графита (фото)

О том, как сделать алмаз, люди задумывались десятками лет. А все потому, что выращивание этих камней не просто обогатит создателя методики, но и сделает их более доступными. Есть мнение, что реально получить бриллиант из графита или угля, так как все они состоят из углерода. Прочитав статью, вы сможете разобраться, насколько это утверждение реально, в чем разница между упомянутыми минералами и можно ли получить драгоценность, не покидая пределов квартиры.

Небольшой экскурс в свойства пород

Вплоть до 17 века, никто не подозревал о сходстве угля, алмаза и графита. Они никогда не соседствовали в природе. Тем более, ученые не могли помыслить о превращении одного вещества в другое. Все изменилось, когда английский химик Теннант провел свой эксперимент и выяснил их истинную природу.

Визуально, понять это не было возможности, так как породы совершенно различны. Графит не имеет прочных связей и состоит из скользящих друг по другу чешуек. Его основная сфера применения – смазка для снижения трения между поверхностями. Внешне, он похож на расплавленный металл.

Угольный состав включает в себя мелкие частицы графита, но дополняется углеводородным соединением, кислородом и азотом, что придает ему не жидко-вязкую форму, а более плотную. Алмазы же, вообще имеют одно из самых прочных соединений в природе. Внешне – это прозрачные камни, совсем несхожие со своими «собратьями».

Игры с породами: превращение одного вещества в другое

Как только ученые обнаружили сходство алмаза, угля и графита, они задались целью научиться превращать одно вещество в другое. Первые эксперименты были удачными.

Выяснилось, что при нагревании «драгоценного камня» в безвоздушном пространстве до 1800 градусов, он полностью превращается в графит. Тот же эффект получается, если сквозь раскаленный до 3500 градусов уголь, пропустить электрический ток. Получив успех на этих превращениях, ученые задались целью сделать искусственный алмаз, и застряли практически на 100 лет.

Эксперимент, как из угля сделать алмаз, увенчался успехом только в 1880 году и проходил в 2-а этапа. Сначала, путем электролиза, получали графит. Затем, его помещали в стальную колбу, закрывали с обоих концов и нагревали докрасна. Иногда, сосуд не выдерживал давления и взрывался. Но, если все проходило гладко, то при вскрытии трубы внутри находили темные, но сверхпрочные кристаллы.

Теория взрыва: первый шаг на пути к цели

В естественной среде алмазы образуются при температурах свыше 1600 градусов Цельсия, и давлении 60-100 тыс. атмосфер. На все это, у природы уходит сотни тысяч, а иногда и миллионы лет. Поэтому, выращивание искусственных алмазов вывело бы многие сферы на новый уровень.

Ученые уже научились создавать искусственные алмазы, на что уходит лишь несколько месяцев. Но, для процесса превращения требуется дорогостоящее оборудование и труднодоступные материалы. Можно попробовать обойтись подручными средствами, но вероятность успеха крайне мала.

Если же вы решитесь создать алмаз самостоятельно, то вам потребуется заложить графитовый стержень и тротил в толстую трубу, а затем заварить ее концы. После детонации взрывчатки, внутри колбы создается нужное давление и температура, вследствие чего образуется высокопрочный кристалл. Но, как показывают расчеты, вероятность разнести помещение и убить себя выше, чем получить драгоценный камень.

Безопасный способ обогащения – находка для экспериментаторов

О том, как вырастить алмаз в домашних условиях, ходит много «легенд». Вычленить среди них действенный, а, главное, безопасный способ – сложнорешаемая задача. Тот вариант, о котором сейчас пойдет речь, подходит для любителей экспериментов, но всерьез ожидать получения драгоценного камня не стоит.

Внимание! Администрация сайта не несет ответственности за возможные последствия эксперимента.

Инструкция по работе предполагает подготовку необходимых компонентов. К ним относятся:

• карандаш;
• провод;
• вода или жидкий азот;
• источник высокого напряжения (сварочный аппарат).

Чтобы получить искусственный алмаз, достаньте из карандаша грифель. Можно купить отдельно. Теперь, соедините его с проводом и опустите в емкость. Следующий шаг зависит от того, что вы используете. В первом варианте, следует залить конструкцию водой и заморозить. Во втором варианте, заморозка происходит при помощи жидкого азота.

Как только вы получите нужную температуру, подсоедините провода к источнику напряжения и пустите ток. Считается, что после прохождения через грифель разряда, он трансформируется в алмаз.

Домашний эксперимент: получение кристаллов из соли

Получить алмаз без лабораторных условий невозможно. Но, вы можете своими руками вырастить красивые соляные кристаллы. Для эксперимента вам потребуются:

• водный дистиллят;
• поваренная соль;
• прочная нить;
• пищевые красители (для красоты).

Возьмите емкость и наполните ее водой. Сыпьте в нее соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Отрежьте нить и закрепите на ней соляной кристалл. Поместите конструкцию в жидкость и подождите несколько дней. Если добавить пищевые красители, то «камушки» получатся разных оттенков.

Соль – не единственный материал, подходящий для таких химических преобразований. Можно использовать сахар или медный купорос. Тогда, кристаллы «вырастают» немного другие, но методика остается прежней. Приятных вам экспериментов.

Получение больших кристаллов

Далее, поговорим о том, как делают алмазы больших размеров в домашних условиях. Для эксперимента вам понадобится все та же соль (100 гр.), дистиллят (400 мл.) и грифель (12 гр.). Возьмите стакан и смешайте сыпучие ингредиенты. Теперь, аккуратно залейте их водой, дождитесь полного растворения и оставьте емкость на 24 часа.

Руководство по созданию искусственных алмазов начинается с того, что вы сливаете воду из стакана (в другую емкость, так как она пригодится далее). На дне посудины, вы найдете получаемые от реакции кристаллы. Выберете наиболее правильный и большой (затравку), а оставшиеся отложите в контейнер.

Выращивание больших домашних алмазов — долгий процесс, требующий терпения. Но, в результате у вас получится красивый многогранный камень, который можно использовать для создания украшений или декора.

Возьмите прочную нитку и закрепите ее на карандаше или любой палочке. К другому концу прикрепите затравку и опустите ее в оставшийся раствор. Все что вам остается — это ожидание. Испаряясь, вода будет нарастать на ваш кристалл и делать его больше. Если в процессе на нитке будут образовываться другие камушки, их лучше удалять.

Советы для домашних экспериментов

Чтобы получить алмазы в домашних условиях, требуется дистиллят. Дело в том, что для химических реакций жидкость должна быть без примесей, чтобы эксперимент удался. Но, не всегда легко найти очищенную воду. Тогда, можно создать ее самостоятельно, прокипятив на газу и прогнав через обычный лабораторный фильтр.

После кипячения, фильтр можно заменить промокашкой, ватой, марлей или обычной бумагой — вопрос удобства использования. Чтобы реакция удалась, используемая вода должна быть теплой, но не горячей. Когда вы выращиваете алмазы, раствор постепенно испаряется. Следите, чтобы ваш кристалл не оказался на воздухе — это его испортит.

Если вы хотите вырастить большой алмаз, то потребуется много раствора. Именно для этого мы и откладывали маленькие кристаллики в контейнер. При необходимости, их можно растворить в жидкости и использовать как сырье для большого камня. И, обязательно следите за тем, чтобы в помещении поддерживалась одинаковая температура. Ее перепады могут испортить превращение.

Не забудьте лайкнуть статью, если она вам понравилась.

Сделайте репост, чтобы не потерять ее.

В комментах вас ждут интересные собеседники и новые вопросы – заходите и общайтесь.

Загрузка…

Как из графита сделать алмаз. Как сделать алмаз самому и возможно ли это? Создание искусственных алмазов

– Onriom

Производство искусственных алмазов требует выполнения нескольких сложных условий. Недавно при помощи компьютерного моделирования учёные смогли в мельчайших деталях воссоздать процесс превращения графита в алмаз.

Подпись к изображению:

При помощи новейшего научного метода учёные впервые в точности воспроизвели процесс превращения графита в алмаз.

Переход состоит из нескольких этапов, начиная от образования алмазного «семечка» внутри графита, и заканчивая полной трансформацией в настоящий алмаз под воздействием высокого давления.

Между этими двумя разновидностями естественно формирующегося элементарного углерода (темно-серым графитом и блестящим алмазом) намного больше различий, чем между каждым из них и практически любым другим материалом.

Существенная разница в прочности алмаза и графита связана, в основном, с их кристаллической структурой – кубической в случае с алмазом и гексагональной в случае с графитом.

Это различие и делает алмаз прочнейшим из всех известных материалов, в отличие от относительно мягкого графита. Именно благодаря своей высокой прочности алмазы пользуются спросом не только как драгоценные камни — их используют в промышленности для шлифовки и распиливания особо твердых материалов.

Сложное превращение

Впервые получить алмаз из графита искусственным образом удалось 60 лет назад. Но до производства в промышленных масштабах дело не дошло. Дело в том, что необходимыми условиями для его производства являются высокое давление и высокие температуры, процесс этот очень длительный и требует больших энергетических затрат. Он включает в себя принудительное изменение структуры углерода, изменение расположения его электронов.

Должны сформироваться четыре связи атомов углерода вместо трех, и состояние углерода должно измениться с энергетически «комфортного» до энергетически «некомфортного», плотного состояния. Чтобы это произошло, углерод должен преодолеть сильный энергетический барьер.

Как именно происходит подобная трансформация, и в какой момент углерод становится алмазом — до сих пор наука не могла дать внятного ответа на этот вопрос.

Профессор вычислительных наук Высшей технической школы Цюриха и Университета Лугано Мишель Парринелло и его команда, используя метод компьютерного моделирования, успешно воссоздали процесс трансформации графита в алмаз в виртуальном пространстве.

Упрощение дает ложную картину

В прошлом ученые пытались смоделировать фазу перехода, используя так называемый «метод Кар-Парринелло». С помощью этого метода можно приблизительно определить структуру и энергетическое состояние электронов в каждой позиции в ионе и, таким образом, смоделировать ситуацию с разрывом и последующим формированием новых ионных связей.

Метод 25-летней давности был разработан в процессе совместной работы Парринелло с Роберто Каром. «Однако создание точной модели процесса перехода от графита к алмазу обойдется слишком дорого, если учесть необходимость отслеживать огромное количество атомов», — говорит Парринелло.

Исследователи попытались упростить этот метод: они значительно сократили используемое при моделировании количество атомов. Но, как утверждает Парринелло, при подобном моделировании вся фаза трансформации графита выглядит таким образом, будто происходит мгновенно, как по команде, а не поэтапно.

Совсем другую картину удалось получить при помощи нового, недавно разработанного метода моделирования. Используя суперкомпьютер Швейцарского национального суперкомпьютерного центра, учёные вычислили десятки тысяч конфигураций атомов с плавно переходящим энергетическим состоянием.

Это означает, что конфигурации атомов обладают широким спектром возможных энергетических состояний. После того как ученые интерполировали их энергетическое состояние и использовали полученные данные как базис для моделирования, стало очевидно, что сначала формируется алмазное «семечко», которое затем, под влиянием высокого давления, постепенно изменяет свою гексагональную графитную структуру до кубической.

Моделирование фазы трансформации с помощью новейшего метода позволило сделать ещё одно открытие: структурные дефекты в кристаллической решетке графита уменьшают количество барьеров, которые необходимо преодолеть для образования алмазного «семечка»… Поэтому структурные дефекты могут увеличить скорость протекания процесса преобразования.

Этот метод может быть использован везде, где есть необходимость визуализировать фазовые переходы — подчеркивает Парринелло.

Не каждый знает, но алмаз и графит — две формы одного и того же вещества. Эти минералы полностью отличаются друг от друга по твердости и по характеристикам преломления и отражения света. Причем отличия весьма существенные. Алмаз — наиболее твердый в мире минерал, по шкале Мооса он представляет собой эталон — 10, тогда как твердость графита по этой шкале — всего 2. Таким образом, алмаз и графит одновременно самые похожие и непохожие вещества в мире.

Кристаллические решетки алмаза и графита

Каждое из них происходит из углерода, который, в свою очередь, является самым распространенным элементом биосферы. Он присутствует как в атмосфере, так и в воде, в биологических объектах. В земле он представлен в составе нефти, газа, торфа и так далее. Встречается и в качестве залежей графита и алмаза.

Больше всего углерода в организмах. Боле того, ни один из них не может без него обойтись. А происхождение этого минерала в остальных частях планеты как раз и объясняется нахождением когда-то там живых организмов.

Много споров сопровождает вопрос, откуда взялся графит и алмазы, ведь недостаточно, чтобы был один углерод, необходимо также, чтобы выполнялись определенные условия, при которых этот химический элемент принимал новую структуру. Считается, что происхождение графита метаморфическое, а алмазов — магматическое. Это означает, что образование алмазов на планете сопровождают сложные физические процессы, скорее всего, в глубинных слоях земли при горении и взрывах в присутствии кислорода. Ученые предполагают, что в этот процесс также замешан метан, но точно никто не знает.

Отличия между графитом и алмазом

Основное отличие — это строение алмаза и графита. Алмаз представляет собой минерал, форму углерода. Характеризуется метастабильностью, что означает, что он способен оставаться в неизменно вид бесконечно долго. Алмаз переходит в графит при некоторых специфических условиях, например, при высокой температуре в вакууме.

Графит также является модификацией углерода. Его структура делает минерал очень слоистым, поэтому самое распространенное его применение — изготовления грифеля для карандаша.

Явление, при котором вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, имеют разные физические свойства, называется аллотропией. Существуют и другие подобные вещества, однако эти два минерала имеют наибольшую разницу между собой. Решающую роль в этом играют особенности строения кристаллической структуры каждого из минералов.

Алмаз имеет невероятно прочную связь между атомами, что обусловлено их плотным расположением. Смежные атомы ячейки имеют форму куба, где частицы расположены на углах, гранях и внутри их. Это тетраэдрический тип строения. Такая геометрия атомов обеспечивает максимально плотную их организацию. Поэтому твердость алмаза такая высокая.

Низкий атомный номер углерода, показывающий, что атом имеет небольшую атомную массу, а соответственно и радиус, делает его самым твердым веществом на планете. Вместе с тем это совершенно не означает прочность. Расколоть алмаз довольно легко, достаточно его ударить. Такое строение объясняет высокий коэффициент теплопроводности и светопреломления алмаза.

Структура графита совершенно иная. На атомарном уровне она представляет собой ряд пластов, расположенных в разных плоскостях. Каждый из этих пластов представляет собой шестиугольники, которые примыкают друг к другу подобно сотам. При этом сильной связью обладают только атомы, расположенные в пределах каждого слоя, а между слоями связь хрупкая, они практически независимы друг от друга.

След от карандаша — это как раз и есть отделяемые слои графита. Из-за особенности своего строения графит имеет невзрачный вид, поглощает свет, обладает электропроводностью и металлическим блеском.

Получение алмаза из графита

Долгое время получить алмаз было технологически сложно, но к сегодняшнему дню эта не такая и трудная задача. Основной проблемой является повторение процессов в лаборатории в короткий промежуток времени, которые в природе проходят за миллионы лет. Ученые доказали, что условиями перехода алмаза из графита являлась высокая температура и давление.

Впервые такие условия были получены с помощью взрыва. Взрыв является химическим процессом, который представляет собой горение при высокой температуре и скорости. После этого собрали остатки графита, и оказалось, что внутри его образовались маленькие алмазы. То есть превращение произошло только фрагментарно. Причиной этого является разброс параметров внутри самого взрыва. Там, где условия были достаточными для такого превращения, оно и произошло.

Натуральный необработанный алмаз

Такие параметры сделали взрывы малоперспективными для получения алмаза. Однако опыты не прекратились, на протяжении длительного времени ученые продолжали проводить их, чтобы каким-то образом получить этот минерал. Более-менее стабильный результат получился, когда графит попытались нагреть импульсно до температуры в две тысячи градусов. В этом случае удалось получить алмазы приличных размеров.

Однако такие опыты дали еще один неожиданный результат. После превращения графита в алмаз происходил обратный переход алмаза в графит при уменьшении давления, то есть происходила графитизация. Таким образом, получение стабильного результата только с помощью одного давления достичь не удавалось. Тогда вместе с увеличением давления начали нагревать графит. Спустя некоторое время, удалось вычислить диапазон давлений и температур, при которых кристаллы алмаза можно было бы получать. Однако эти методы все еще не позволяли получить минерал ювелирного качества.

Для того чтобы получить камни, пригодные для создания украшений, начали выращивать алмазы с помощью применения затравки. В качестве ее использовали готовый кристалл алмаза, который нагревали до температуры 1500 градусов, что стимулировало сначала быстрый, а потом медленный рост. Однако применение метода в промышленных масштабах было нерентабельным. Потом начали в качестве подкормки использовать метан, который при таких условия распадался на углерод и водород. Как раз этот углерод и выступал, если можно так сказать, кормом алмаза, позволяющим ему расти намного быстрее.

Таким образом, сегодня этот метод используется для создания искусственных алмазов. И хотя он и является рентабельным, стоимость таких целых искусственных минералов остается высокой, что делает их не сильно популярными по сравнению с заменителями бриллиантов.

Месторождения минералов

Алмазы зарождаются на глубине 100 км и при температуре 1300 градусов. Кимберлитовая магма, которая образует кимберлитовые трубки, вступает в действие в результате взрывов. Именно такие трубки и представляют собой коренные месторождения алмазов. Впервые подобная трубка была открыта в африканской провинции Кимберли, откуда и пошло ее название.

Наиболее известные месторождения находятся в Индии, России и Южной Африке. На коренные месторождения приходится 80 % всех добываемых алмазов.

Чтобы найти алмаз в природе, используют рентген. Большинство из камней, которые находят, непригодны для ювелирного производства, так как обладают значительным количеством дефектов, в том числе трещинами, включениями, посторонними оттенками флуоресценцией и так далее. Поэтому их применение техническое. Такие камни делят на три категории:

• борт — камни с зональной структурой;
• баллас — камни, которые обладают круглой или грушевидной формой;
• карбонадо — черный алмаз.

Алмазы большого размера с выдающимися характеристиками, как правило, получают свое название. Кроме того, высокая стоимость камня делает его желанным для многих, что гарантирует «кровавую историю».

Графит образуется в результате изменения осадочных пород. В Мексике и на Мадагаскаре можно встретить руду с графитом низкого качества. Наиболее известные месторождения — в Краснодаре и на Украине.

Применение

Применение как алмаза, так и графита намного шире, чем кажется. Для алмаза можно выделить несколько сфер использования.

В ювелирной промышленности алмазы используют только в огранке, как известно, они носят название бриллиантов. Всего 20 % всех добытых камней пригодны для украшений, а минералов высокого качества и куда меньше.

Бриллианты — самые дорогие в мире камни. По стоимости только некоторые экземпляры рубинов могут сравниться с ними. На стоимость минералов влияют огранка, цвет, оттенок и чистота. Обычно некоторые из этих характеристик невооруженным глазом являются незаметными, однако выявляются при экспертизе.

Использование бриллиантов в украшениях очень распространено. Часто они выступаю как единственный камень или дополняют высококачественные сапфиры, рубины, изумруды. Наиболее частое применение камней — кольца для помолвки.

В технической сфере обычно берут второсортное сырье, с дефектами или с различными оттенками. Технические алмазы разделяются на несколько подкатегорий.

• алмазы определенной формы, которая годится для изготовления подшипников, наконечников сверл и так далее;
• необработанные камни;
• камушки с дефектами, применяемые только для изготовления алмазной крошки и порошка.

Последние применяются либо в очень маленьких деталях, либо в качестве напыления для изготовления режущего и шлифовального инструмента.

В электронике применяются иглы, которые являют собой необработанные кристаллы, имеющие от природы острую вершину, или осколки с такой же вершиной. Буровые установки в промышленности также содержат алмазы. Прослойки из этого минерала используются в микросхемах, счетчиках и так далее, происходит это благодаря высокому коэффициенту теплопроводности и сопротивлению.

Около 60 % всех технических алмазов используется в инструментах. Остальные 40 % в равных количествах:

• при бурении скважин;
• переработке;
• в мелких деталях ювелирных изделий;
• в шлифовальных кругах.

В чистом виде графит не используется. Его, как правило, обрабатывают. Графит высочайшего качества применяется в виде стержня для карандаша. Наиболее широкое применение графит находит в литье. Здесь он применяется для обеспечения гладкой поверхности стали. Для этого он используется в необработанном виде.

В электроугольной промышленности используют не только природного происхождения минерал, но и созданный. Последний имеет высокую однородность по качеству и чистоте. Высокая проводимость тока делает его также широко используемым для изготовления электродов в приборах. Кроме того, он применяется в качестве щеток для двигателя. В металлургии графит используют как смазочный материал.

Графитовые стержни за свою способность замедлять нейтроны раньше широко использовались при создании атомных реакторов. В частности, именно боровые стержни с графитовыми наконечниками выступали в качестве стержней управления-защиты на Чернобыльской АЭС. Одна из проблем, которая после привела к аварии, была в том, что для гашения цепной реакции нужно было нейтроны поглощать, за что отвечал бор, а не замедлять. Поэтому в момент, когда стержни опустили в активную зону реактора, его энергия возросла скачком, что привело к перегреву. Но это была всего лишь одна из множества причин.

Таким образом, алмаз и графит — два разных минерала с одинаковым элементом в основе. Их структуры делают свойства разными, что и представляет интерес. Каждый из них по-своему красив и имеет очень широкое применение как в очень сложных конструкциях, так и в предметах повседневности.

И алмаз, и графит – это разные формы одного и того же элемента – углерода. У мягкого, крошащегося графита и у самого твердого кристалла в мире одна и та же формула – С. Как такое возможно?

Свойства алмаза и графита

Алмазы встречаются в природе в хорошо выраженной кристаллической форме. Это прозрачный и чаще всего бесцветный кристалл, хотя бывают и алмазы, окрашенные в голубой, красный и даже черный цвета. Такое цветовое отступление от правила связано с особенностями природных условий формирования кристалла и наличия в нем примесей. Очищенный и отшлифованный алмаз приобретает особый блеск, который и оценили люди.

Алмазы хорошо отражают свет и, обладая сложной формой, хорошо его преломляют. Это дает знамений блеск и перелив очищенного кристалла. Он является проводником тепла, но по отношению к электричеству является изолятором.

Графит представляет собой антипод алмаза. Это не кристалл, а совокупность тонких пластинок. Он черный с серым отливом. По внешнему виду напоминает сталь с преобладанием чугуна.

Несмотря на стальной вид, на ощупь он жирный, а при использовании оказывается еще и мягким. При малейшем надавливании он крошится, что и привлекает человека, использующего графит в качестве средства запечатления информации на бумаге.

Графит, как и алмаз, является хорошим проводником тепла, но, в отличие от своего собрата по молекулярному строению, хорошо проводит и электричество.

Этих разных представителей полиморфности молекулярного углерода отличает друг от друга только одно – строение молекулярной решетки. Все остальное – лишь следствие главного.

В графите кристаллическая решетка организована по плоскостному принципу. Все его атомы размещены в шестиугольнике, которые находятся в одной плоскости. Поэтому связи между атомами разных шестиугольников такие непрочные, а сам графит слоистый, и его слои плохо связаны друг с другом. Такое строение кристаллической решетки определяет его мягкость и разнообразную полезность, но сам графит при этом разрушается. Однако именно такое строение кристаллической решетки позволяет, используя особые условия и другие вещества, сделать из графита алмаз. Такие же процессы происходят с этим минералом в природе при аналогичных условиях.

Алмазная решетка построена по принципу объемных связей всех с каждым и всех со всеми. Атомы образуют правильный тетраэдр. Атом в каждом тетраэдре окружен другими атомами, каждый из которых образует вершину другого тетраэдра. Получается, что тетраэдров в каждом кусочке алмаза гораздо больше, чем молекул, образующих эти тетраэдры, поскольку каждый из тетраэдров является частью другого тетраэдра. По этой причине алмаз является самым неразрушимым минералом.

Судьба углерода в графите и алмазе

Углерод относится к самым массовым элементам биосферы и всей планеты Земля. Он в тех или иных состояниях присутствует в атмосфере (углекислый газ), в воде (растворенный углекислый газ и иные соединения) и в литосфере. Здесь, в тверди земной, он входит в состав больших залежей угля, нефти, природного газа, торфа и т.п. Но в чистом виде он представлен залежами алмаза и графита.

Больше всего углерода сконцентрировано в живых организмах. Любые организмы строят свое тело из углерода, концентрация которого в живых телах превышает содержание углерода в неживой материи. Мертвые организмы оседают на поверхности литосферы или океана. Там они разлагаются в разных условиях, образуя месторождения, богатые углеродом.

Происхождение чистых залежей алмазов и графита вызывает много споров. Есть мнение, что это бывшие организмы, попавшие в особые условия и минерализовавшиеся наподобие угля. Считается также, что алмазы имеют магматическое происхождение, а графит – метаморфическое. Это означает, что в концентрации алмазов на планете участвуют сложные процессы в недрах земли, где самопроизвольно в присутствии кислорода возникает взрыв и горение. В результате взаимодействия молекул метана и кислорода и возникают кристаллы алмаза. При этих же процессах, но в определенных условиях возможно появление и графита.

Как получить из графита алмаз

Получение при современном уровне развития химии давно не является проблемой. То, что природа делает за миллионы лет, человек может сделать за гораздо более короткий срок. Главное – воспроизвести условия, в которых в природе одна форма чистого углерода переходила в другую, то есть создать высокую температуру и очень высокое давление.

Впервые такие условия были созданы с помощью взрыва. Взрыв – это мгновенное горение под большим давлением. После того как собрали то, что удалось собрать, выяснилось, что в графите появились маленькие алмазы. Такое фрагментарное превращение произошло потому, что взрыв создает большое разнообразие давления и температуры. Там, где создались условия для перехода из графита в алмаз, это и произошло.

Эта неустойчивость процессов сделала взрывы неперспективными для производства алмазов из графита. Ученых это, однако, не остановило, и они с упорством продолжали подвергать графит всяким испытаниям в надежде заставить его стать алмазом. Стабильный результат дало нагревание графитового бруска импульсами до температуры в 2000°С, что дало возможность получить алмазы значимых размеров.

Опыты с высоким давлением дали неожиданные результаты – графит превращался в алмаз, но при уменьшении давления переходил в свое исходное состояние. Стабильно уменьшить расстояние между атомами углерода только с помощью одного давления не удавалось. Тогда стали сочетать давление и высокую температуру. Наконец, удалось выяснить диапазон сочетаний температуры и давления, при котором можно получить кристаллы алмаза. Правда, при этом получался только технический алмаз, использование которого в ювелирном деле было затруднено.

Кроме больших затрат на энергетическое обеспечение процесса перевода графита в алмаз существовала еще одна проблема – при увеличении длительности воздействия высокой температурой начинается графитизация алмаза. Все эти тонкости усложняют промышленное производство алмазов. По этой причине в природе, крайне разрушительная для нее, остается актуальной и прибыльной.

Чтобы получить алмаз, предназначенный для ювелирных целей, стали выращивать кристаллы, используя затравку. Готовый кристалл алмаза подвергался воздействию температуры в 1500°, что стимулировало рост сначала быстрый, а потом медленный. Чем больше кристалл, тем медленнее он рос. Этот эффект сделал интересный опыт лишь опытом, поскольку его производство в промышленных масштабах стало нерентабельным. Не улучшило ситуацию и применение метана в качестве «подкормки» растущего алмаза. При высоких давлении и температуре метан разрушается до углерода и водорода. Этот углерод и является “кормом” для алмаза.

Применение алмаза и графита

Оба минерала широко используются в промышленности.

Алмазы применяют:

• в электротехнике;
• приборостроении;
• радиоэлектронике;
• на буровых установках
• в ювелирном деле.

Графит используется при:

• производстве тиглей и иного огнеупорного оборудования;
• изготовлении смазочных материалов;
• изготовлении карандашей;
• производстве оборудования для электроугольной промышленности.

Несмотря на разнообразие применения как графита, так и алмаза в различных отраслях промышленности, можно смело говорить о большей пользе графита. Алмаз по причине идеальности своей кристаллической решетки инертен. Его можно использовать только как алмаз. Большая часть добываемых в природе алмазов уходит на нужды ювелирной промышленности, поскольку минерал является одним из самых дорогих драгоценных камней, становясь бриллиантом, он стимулирует оборот денег, и это его основное свойство в экономике.

Графит, изъятый из природы, становится не самодостаточной ценностью, а великим тружеником производства. Благодаря своим свойствам он используется и в своем истинном, природном виде, то есть как графит, и в качестве средства, на основе которого могут быть получены новые вещества, например, тот же алмаз.

Алмазы возникают под большим давлением. Данный процесс весьма труден и занимает много времени. Особый способ разработали научные сотрудники из Стэнфорда. Они сообщают, что их способ создания бриллиантов значительно легче и происходит быстрее. Этот способ стал доступен благодаря простому графиту. Он является стержнем карандаша. После этого открытия, изготовление алмазов станет доступно для некоторых инструментов и аппаратов, которые используются в различных сферах жизни человека.

Алмаз достаточно тверд, прочен и способен работать при различных критических температурах. Эти показатели делают камень самым лучшим в мире материалом для изготовления различных инструментов. Помимо технической промышленности, алмазы часто используются и для научных исследований. Можно сообщить, что алмазы используются как для приготовления радиаторов для охлаждения, так и для синтеза некоторых специфических материалов.

Синтетические алмазы изготавливаются из простого графита, которым мы пишем по бумаге, беря в руки карандаш. Графитовый стержень создается особым способом прессования, который идеально подходит для создания данного камня. Для создания алмаза, необходимо поместить графит в специальную камеру, которая будет выдавать давление в 150 000 атмосфер. Именно в результате такого высокого давления, графит изменяет свои характеристики, которые становятся практически такими же, как и у алмаза.

Ученым из Стэнфорда удалось избежать воздействия такого давления. Главной задачей ученых являлось внедрение графита в транзистор. Люди старались и испытывали различные варианты. Однажды, на платиновой поверхности были смешаны графит и некоторое количество водорода. Надежда команды ученых получить тоже действие, что и у кремния провалилось, но такой опыт окончился успехом. Им удалось изменить структуру графита, в результате чего он стал подобен алмазу. Особая реакция оказалась весьма специфическая, тем самым вызвав немалое удивление.

Также, ученые могут получить уникальную информацию о протекании химических реакций с различными элементами. Данный эксперимент позволяет развить мысли о том, что другие материалы могут владеть аналогичными свойствами.

Как превратить графит в алмаз, почему сиденья делают из пластика и дерева, а не из металлов и что общего у драгоценных камней и алюминия? Об этом в нашей рассылке рассказывает аспирант ФТИ имени Иоффе Федор Свинарев.

Почему алмаз прочнее стали?

Что такое кристаллы на самом деле?

Выдающийся американский физик и преподаватель Ричард Фейнман говорил: если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались уничтоженными и мы могли бы передать потомкам только одну фразу, то выбрать следовало бы утверждение «Все тела состоят из атомов». Действительно, атомная структура во многом определяет свойства твердых тел. При этом важно не только то, из каких атомов состоит тело, но и то, как атомы расположены друг относительно друга в пространстве.

В первую очередь, твердые тела делятся на аморфные и кристаллические . В последних атомы упорядочены в кристаллическую решетку. Распространено заблуждение, что кристаллы — это обязательно драгоценные и полудрагоценные камни. Однако кристаллической решеткой обладают очень многие объекты. Медный провод, грифель карандаша, консервная банка — всё это кристаллические тела.

Можно ли расколоть алмаз?

Отличительной особенностью кристаллов является анизотропия — это когда свойства внутри среды различаются в зависимости от направления. Например, алмаз, хоть и является самым твердым материалом, может быть легко расколот на две части, если ударить по нему в правильном направлении. Прочность других кристаллов также зависит от того, куда направлена сила. Проще всего проверить это на пластинах слюды, используемых в микроволновках. Слюда расслаивается на более тонкие пластинки даже ногтем, но чтобы разрезать пластину поперек, требуются ножницы и значительные усилия. То есть разрезать слюду вдоль гораздо проще, чем поперек. А вот аморфное тело — например, стекло — резать что вдоль, что поперек одинаково сложно.

Еще одна особенность кристаллов — это более высокая по сравнению с аморфными телами теплопроводность . Тепло характеризует колебания атомов: чем интенсивнее атомы тела колеблются, тем выше температура. При наличии кристаллической решетки колебания быстрее распространяются от одного места к другому. Так, в жару кристаллические тела кажутся более горячими, чем аморфные, а при низкой температуре — более холодными. Поэтому сиденья предпочтительнее делать из аморфных материалов (пластик, дерево), а не из кристаллических (различные металлы).

Как из графита получить алмаз?

Вещества, состоящие из одних и тех же атомов, но по-разному упорядоченных, могут иметь совершенно разные свойства. Хрестоматийным примером является углерод. Привычный нам уголь аморфный, то есть у него нет кристаллической решетки. Графит, используемый в карандашах, тоже состоит из атомов углерода, но упорядоченных в кристаллическую решетку. Наконец, если нагреть графит до температуры 2000 °С и создать в нем давление порядка 100 000 атмосфер, его кристаллическая решетка принципиально изменится — и графит превратится в алмаз. Предполагается, что именно так образуются природные алмазы.

Основная трудность при этом — создать давление 100 000 атмосфер (для сравнения, давление на дне Марианской впадины в 90 раз меньше). Но давление такого порядка может возникать в земных недрах. Более того, в середине XX века появились технологии, позволяющие синтезировать алмаз из графита в лаборатории. С тех пор человечество создает искусственные алмазы, не уступающие природным (не следует путать искусственный алмаз и фианит — камень, внешне похожий на алмаз, но имеющий другой химический состав, куда менее твердый и более тяжелый).

В то время как алмаз — самый твердый из кристаллов, графит — один из самых мягких. Алмаз почти не проводит ток, а графит настолько хороший проводник, что иногда разрыв электрической цепи можно устранить с помощью карандаша. У алмаза высочайшая теплопроводность, а у графита в десять раз меньше. В конце концов, выглядят эти материалы совершенно по-разному. Чем же так сильно отличаются их кристаллические решетки? Важным параметром является координационное число , показывающее, сколько ближайших «соседей» у каждого отдельно взятого атома.

В решетке алмаза координационное число равно 4, а в решетке графита — 3. Это значит, что каждый атом графита связан с тремя другими, причем все они лежат в одной плоскости. В результате кристаллическая решетка графита состоит из плоскостей, в пределах каждой из которых атомы связаны крепко. Но сами плоскости между собой соединены слабо, что и обуславливает механические свойства графита.

Как сделать кристалл прочнее?

Сталь — это тоже кристаллическое тело, причем далеко не такое твердое, как алмаз. Но расколоть сталь гораздо сложнее, чем алмаз. В чем секрет прочности стали и других металлов? Парадоксально, но кристалл может стать прочнее, если сделать его «хуже».

Во-первых, в кристалл можно добавить примеси, то есть заменить часть атомов на другие. Во-вторых, драгоценные камни представляют собой монокристаллы — и отчасти поэтому они хрупкие. Монокристалл можно раздробить в мелкокристаллическую пыль и спрессовать ее. В результате получится поликристалл — тело, состоящее из маленьких кристаллов. Поликристаллы практически столь же твердые, что и монокристаллы, но прочнее — как правило, их не получится разбить один ударом. Привычные нам железо, сталь, алюминий — поликристаллы. Поэтому многие и не воспринимают их как кристаллические тела. Но под микроскопом видно, что они состоят из маленьких кристаллов.

Как увидеть атомы кристаллов?

Но даже сколь угодно хороший оптический микроскоп не сможет «разглядеть» ряды атомов в кристаллической решетке, ведь размер атома — менее нанометра, а длина волны видимого света — сотни нанометров; предметы меньшего размера видимый свет «не чувствует». К счастью, длина волны ультрафиолетового света меньше, чем у видимого, а у рентгеновских лучей она еще меньше. Поэтому для изучения кристаллической решетки вещество облучают не видимым светом, а рентгеном. Анализ рассеяния рентгеновских лучей позволяет с большой точностью построить схему кристаллической решетки.

Таким образом, атомное строение твердых тел проявляется в их свойствах. Создание материалов с заданными характеристиками было и остается популярной задачей физики и смежных наук, зачастую требующей глубокого понимания процессов, происходящих на микроскопическом уровне.

Превращение алмаза в графит — Справочник химика 21

    Графит термодинамически устойчив в широком интервале температур и давлений, в частности при обычных условиях. В связи с этим при расчетах термодинамических величин в качестве стандартного состояния углерода принимается графит. Алмаз термодинамически устойчив лишь при высоких давлениях (выше 10 Па). Однако скорость превращения алмаза в графит становится заметной лишь при температурах выше 1000 °С при 1750 °С превращение алмаза в графит происходит быстро. [c.407]
    В Справочнике приведены термодинамические свойства двух аллотропных кристаллических модификаций элементарного углерода — графита и алмаза. При обычном давлении и температуре термодинамически равновесной модификацией углерода является графит, принимаемый за стандартное состояние углерода. Однако превращение алмаза в графит ( графитация ) начинает происходить с заметной скоростью только при температурах выше 1300° К. [c.437]

    Наиболее устойчивая модификация углерода — графит, но энергия активации превращения алмаза в графит велика. Поэтому алмаз устойчив при обычных условиях. Так как алмаз является более плотной модификацией, увеличение давления повышает в соответствии с принципом Ле Шателье устойчивость алмаза по сравнению с графитом. [c.487]

    Пример 11. Разность энтальпий реакций, идущих от различных начальных состояний исходного вещества к одинаковому конечному состоянию продуктов, есть энтальпия перехода исходного вещества из одного состояния в другое. Например, так найдена энтальпия превращения алмаза в графит, хотя непосредственно ее пока измерить невозможно. Она была определена по энтальпиям сгорания алмаза и графита  [c.22]

    Превращение алмаза в графит может быть осуществлено при иагреве примерно до 1500 °С, и это позволило предположить, что для обратного превращения при высоких давлениях необходимы температуры того же порядка. В 1941 г. при финансовой поддержке компаний Нортон и Дженерал электрик Бриджмен приступил к осуществлению проекта по синтезу алмазов при высоких температурах. Предварительно прокаленный при 3000 °С графит помещали в специальный сосуд 1000-тонного пресса. Внутри цилиндра находился термит, используемый для реакции, создающей температуру до 3000 °С в течение нескольких секунд одновременно с давлением в 30 ООО атм. Опыты продолжались четыре года, но алмазы так и не были получены. Аппаратуру перевезли на завод компании Нортон , где ее использовали для продолжения экспериментов и других работ. [c.71]

    Примером фазового превращения одной кристаллической модификации в другую (полиморфный переход) может служить превращение алмаза в графит при температуре выше 1000 °С  [c.29]

    И должно происходить самопроизвольное превращение алмаза в графит. Однако на самом деле, как мы знаем, оно не происходит. Такое противоречие теоретических выводов и практических наблюдений связано с ограниченностью термодинамического метода, рассматривающего лишь начальное (графит) и конечное (алмаз) состояния системы. Действительно, при обычных условиях мольная свободная энергия графита меньше свободной энергии алмаза. Эти энергетические соотношения можно пояснить графически (рис. 1). [c.5]

    Превращение алмаза в графит сопровождается выделение.м небольшого количества энергии, следовательно, обратной процесс—эндотермический. Кроме того, плотность алмаза (3,51 г/см ) значительно выше, чем плотность графита (2,2г/см у реального графита, 2,6г/см — теоретическая), т. е. переход графит — алмаз сопровождается уменьшением объема. Отсюда можно сделать вывод, что, согласно принципу Ле Шателье, осуществлению перехода графит — алмаз должны способствовать высокое давление и высокая температура. Повышение температуры должно также увеличивать скорость перехода. Основная технологическая трудность на пути осуществления синтеза алмаза из графита состояла в том, что требовалось создать в реакционном пространстве одновременно высокую температуру н очень высокое давление, а при высоких температурах большинство материалов теряют прочность и не смогут удержать высокое давление. [c.154]

    Представляют интерес электронно-микроскопические исследования алмазов. При помощи метода реплик было показано, что при полировке алмаза наблюдаются пластические дефор—мации [87]. При аллотропическом превращении алмаза в графит в результате нагревания последний образуется в виде кристаллитов около 100 А в поперечнике [88]. Наличие или отсутствие преимущественной ориентации графита на алмазе, устанавливаемой структурными методами, зависит от температуры. Это превращение, по-видимому, происходит через промежуточную структуру. [c.227]

    III. 6. ПРЕВРАЩЕНИЕ АЛМАЗА В ГРАФИТ [c.78]

    Об относительной стабильности форм углерода можно судить также по результатам исследований алмаза при шлифовке. Как было описано раньше (11.4.3), при шлифовании алмаза алмазом образуется черная графитовая пленка. Это объясняется, по-видимому, тем, что в результате нагрева поверхности достигается температура, достаточная для превращения алмаза в графит с заметной скоростью [108]. [c.81]

    При комнатной температуре и атмосферном давлении стабильной модификацией является графит, а алмаз — нестабильная модификация. Область стабильности алмаза лежит при высоких температурах и давлениях (рис. 174). Однако скорость превращения алмаза в графит чрезвычайно мала и алмаз существует при обычных условиях в виде вполне устойчивой модификации. [c.178]

    Из этих данных следует, что для превращения алмаза в графит необходимо подвергнуть последний высокому давлению. При высокой температуре, необходимой для разрушения кристаллической структуры графита, и очень высоком давлении получают в настоящее время алмазы из графита. [c.136]

    X AS gg = 453,2 + 298,15-0,778 = 685 кал/моль. Иными словами, в этих условиях переход графита в алмаз был бы связан с увеличением энергии Гиббса. Самопроизвольно с термодинамической точки зрения должно протекать обратное превращение алмаза в графит. Практически этого не происходит вследствие чрезвычайно малой скорости процесса, который можно ускорить повышением температуры. [c.126]

    Отсюда видно, что превращение алмаза в графит при Т = 298 К сопровождается скрытой теплотой превращения С (алмаз) = С (графит) АЯ = —2 кДж/кмоль.  [c.130]

    Алмаз представляет собой термодинамически менее устойчивую аллотропическую форму углерода, и теплота превращения графита в алмаз возрастает с повышением температуры при постоянном давлении. Эта теплота равна 0,58 ккал/г-атом при абсолютном нуле (0° К), 0,69 ккал/г-атом при 25 С и 2,40 ккал/г-атом при 1200° С и давлении 1 атм. На рис. 61 приведена диаграмма состояния. Однако превращение алмаза в графит — очень медленный процесс, даже при повышенных температурах так, известно, что алмазы существуют сотни лет без малейших признаков изменения. В настоящее время синтез алмазов из графита осуществляется в промышленном масштабе. Из диаграммы состояния на рис. 61 видно, какие условия необходимы для этого превращения. Это — прежде всего высокие температура ( 2000 — 4000° К) и давление (60 — 120 тыс. атлтакже присутствие расплавленных металлических катализаторов (успешно использовали N1, Сг, Мп, Ре, Со, Ки, КЬ, Рс1, Оз. 1г, и Та). [c.265]

    При нагревании чистейших алмазов без доступа воздуха потемнение кристаллов начинается около 1500 . После нагревания при 1800° в течение 5 мин. происходит превращение алмаза в графит по углам кристалла, а выше 1850° весь алмаз чрезвычайно быстро превращается в графит. [c.277]

    Изучение превращения алмаза в графит. [c.201]

    Экспериментально измерить тепловой эффект реакции превращения алмаза в графит пока не уда- [c.116]

    Таким образом, для превращения грамм-атома графита в алмаз Д5 = о,778 кал град-моль. Следовательно, ДО = ДЯ298 — 298,15 Д5,298 = 453,2 + 298,15 0,778 = 685 кал/моль. Иными словами, в этих условиях переход графита в алмаз был бы связан с увеличением изобарного потенциала. Самопроизвольно с термодинамической точки зрения должно протекать обратное превращение алмаза в графит. Практически этого не происходит вследствие чрезвычайно малой скорости процесса, который можно ускорить повышением температуры. [c.111]

    Следовательно, согласно диаграмме состояния углерода повышение температуры способствует превращению алмаза в графит как вещества с более рыхлой и менее симметричной структурой. И, наоборот, превращению графита в алмаз должно бла-юприятствовать понижение температуры (передвижение по прямой вба вниз). [c.220]

    Предварительное изучение термодинамических свойств алмаза и графита показало, что при атмосферном давлении и при любых температурах графит является более устойчивой модификацией углерода, чем алмаз, который таким образом в обычных условиях представляет собой метастабильную форму углерода. Превращение алмаза в устойчивый графит не происходит из-за бесконечно малой скорости такого процесса (заторможенные реакции). При повышении температуры скорость перехода алмаза в графит увеличивается при 1500 °С в среде нейтрального газа или вакууме (в присутствии следов кислорода, который является катализатором процесса) начинается графитизация алмаза — темнеют ребра и углы кристалла. При 1900 °С переход алмаза в графит происходит почти мгновенно. Оказалось, что превращение алмаза в графит является экзотермической реакцией, правда, с небольшим тепловым эффектом. Энтальпия превращения АЯалмаз графит составляет 1381 Дж/моль. [c.125]

    Химическое отделение Заведующий R. Nvholm Направление научных исследований рентгенография УФ-, ИК-спектроскопия и спектры комбинационного рассеяния комплексы переходных металлов стереохимия неорганических соединений полиэлектролиты реягсгли при высоком давлении и высокой температуре (превращение алмаза в графит и обратно) механизм химических реакций реакции металлорганических соединений реакции дказотирования реакции замещения ароматических и гетероциклических соединений органические перекиси биосинтез терпенов. [c.263]

    Вообще-то говоря, из этого можно было заключить, что при такой температуре графит тоже может превратиться в алмаз. Но, наверное, чего-то для этого не хватало. Намеком на то, чего именно, могло бы служить очевидное различие в удельном весе разных форм углерода по плотности алмаз превосходит графит почти в полтора раза (3,5 и 2,3). Однако намек этот понят был далеко пе сразу. Во всяком случае, профессор Розе, описаг,, как полагается, в научном трактате превращение алмаза в графит, дальше не поше.л. Видимо, должны бьгаи произойти еще, по меньшей мере, два заметных события, прежде чем различие в удельных весах привлекло к себе внимание. [c.37]

---

Ученые прояснили процесс формирования алмазов: Наука и техника: Lenta.ru

Группа ученых из Германии и Канады определила, как именно алмазы, формирующиеся на колоссальной глубине, оказываются в кимберлитовых трубках. До недавнего времени эта важная деталь формирования самых главных драгоценных камней оставалась неясной. Теперь ученые надеются, что сделанное ими открытие поможет лучше понять динамику процессов формирования алмазов и, чем черт не шутит, поможет в будущем искать новые месторождения.

Экзотика

Чистый углерод встречается в природе в нескольких основных формах. Наиболее привычная всем — графит. В этом материале атомы углерода организованы в слои. В каждом слое атомы C располагаются в вершинах гексагональной (шестиугольной) решетки. Слои довольно слабо связаны между собой. Благодаря этому (то есть слабой взаимосвязи) Константин Новоселов и Андрей Гейм в 2004 году смогли получить графен — ровно один слой графита, используя обычный скотч, хотя это и совсем другая история.

Надо сказать, что алмаз не является самой твердой аллотропной модификацией углерода. В настоящее время этот титул принадлежит специально обработанному лонсдейлиту. Структура его кристаллической решетки напоминает структуру решетки алмаза, за что данный материал даже получил имя гексагональный алмаз. Как показало компьютерное моделирование, обработанный образец лонсдейлита разрушается при давлении 152 гигапаскаля. Подобные материалы образуются при падении метеоритов.

Алмаз — кстати, по-гречески «адамас», что значит «несокрушимый» — является прямым родственником графита и угля, или, как говорят ученые, аллотропной модификацией углерода (как следствие, например, при температуре 2000 градусов Цельсия в струе кислорода алмаз сгорает почти без следа, превращаясь в углекислый газ). В нем атомы углерода расположены иным образом, нежели в графите. Атомы расположены в кубической гранецентрированной решетке — каждый атом углерода расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре соседа. Среди прочего, именно подобным расположением атомов объясняется необычайная твердость алмаза — образец разрушается при давлении в 97 гигапаскаль.

Надо сказать, что эта модификация углерода издревле привлекала людей своими необычными оптическими свойствами. Дело в том, что у алмаза большие показатели преломления и дисперсия. Как следствие, в случае правильной огранки (то есть когда мы говорим по сути о бриллианте) он очень красиво сверкает, разлагая, среди прочего, свет на спектральные составляющие. Благодаря этой своей в целом интересной, но тривиальной, с точки зрения науки, особенности алмазы относятся к драгоценным камням. В наше время алмазы массово используются в промышленности благодаря своей твердости.

Как возникают алмазы? С точки зрения геологии, есть несколько способов. Так как ученые из Германии и Канады, о которых шла речь в начале статьи, интересовались наиболее распространенным — магматическим — способом, то начнем с наименее вероятных. Ученым известно, что алмазы образуются, с одной стороны, при колоссальном давлении — 50000 атмосфер — и относительно небольшой температуре — 900 -1300 градусов по Цельсию. По мнению исследователей, такие условия могут возникать, например, при падении метеоритов. К таким алмазам относят, например, обнаруженные в кратере Попигай в Сибири.

Еще один способ, крайне редкий, это превращение графита в алмаз. Несмотря на то, что эти два материала — родственники и подобный способ получения алмазов был описан в «Утиных историях» (Скрудж Макдак использовал арахис, чтобы привлечь слонов, которые своим топотом превратили уголь в истощенном месторождении в алмазы), в мире существует единственное месторождение, алмазы в котором появились именно в результате такого процесса. Это Кумдыкульское месторождение, и оно находится в Северном Казахстане, в 25 километрах к юго-западу от города Кокшетау. Алмазы образовались здесь в результате погружения углеродсодержащих осадочных пород в мантию. Такие алмазы называются алмазами метаморфогенного (то есть преобразования под действием температуры и давления) типа.

Сюда же можно отнести так называемые карбонадо — черные алмазы, относительно которых среди ученых до сих пор нет консенсуса. Согласно одному мнению, они образовались в результате падения метеорита, согласно другому — они появились из органического углерода. На это указывает, в частности, соотношение разных изотопов этого элемента в алмазе.

Кимберлит — не единственный материал, связанный с алмазами. В 70-х годах прошлого века в Австралии было открыто богатейшее месторождение преимущественно промышленных алмазов, связанное с лампроитами. Это также вулканическая порода. Примечательно, что алмазы, обнаруженные в разных породах, по свойствам почти не отличаются.

Вместе с тем обычные прозрачные алмазы формируются, с точки зрения геологии, довольно просто. Сначала происходит извержение вулкана. Если все сложилось удачно (в частности, попалась правильная магма), то в том месте, где она прорывалась на поверхность, образуется коническая кимберлитовая трубка. Порода названа так в честь города Кимберли в ЮАР, где впервые эта порода была обнаружена в конце XIX века — до этого момента алмазы находили в руслах рек (так называемые вторичные месторождения), куда они попадали в результате размыва тех же кимберлитовых трубок.

Образование кимберлитовой трубки может происходить только в случае подъема магмы со значительной глубины — примерно 150 километров, что как минимум втрое глубже залегания «обычной» магмы для вулканов. Физические условия, о которых говорилось выше, существуют только там, где располагаются кратоны — ядра материков. Именно эта особая магма поднимается с глубин и, вырываясь на свободу, дает алмазы.

Лучшие друзья девушек

Надо сказать, что в этой теории есть слабое место. Как уже говорилось выше, алмазы горят. Чистого кислорода в мантии, конечно, нет, однако длительное пребывание алмазов в раскаленной толще все равно должно приводить к их уничтожению. Из этого вытекает, что та самая особая магма, о которой говорилось выше, поднимается на поверхность очень и очень быстро. Геологи раньше обходили эту деталь стороной (поднимается и поднимается, что поделать), поэтому точные причины этого процесса были неясны.

В рамках новой работы ученые использовали специальную плавильню, чтобы получить вещество, напоминающее магму из земных глубин. В частности, расплав содержал большое число карбонатов — солей угольной кислоты. Ученые предположили, что в процессе своей жизни такая магма встречается с магмой с большим количеством пироксенов (группой минералов, часто породообразующих, содержащих кремний). Из-за этого способность расплава растворять разного рода вещества — например, углекислый газ — снижается в несколько раз.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи добавили в расплав пироксены и стали ждать. По словам одного из ученых, Келли Рассела, он был шокирован, когда буквально за 20 минут горячее вещество превратилось по сути в пену. Из этого ученые заключили, что подобные пенные карманы вполне могут образовываться на глубине около 150 километров.

Конец

Что же происходит, когда такой карман образуется? На огромной скорости он начинает всплывать. При этом скорость всплытия может достигать 40 километров в час. При этом карман при всплытии ускоряется. По словам ученых, это может иметь существенные последствия для теории образования алмазов. Быть может даже, это поможет в поиске новых месторождений. Как бы то ни было, но новая работа позволяет прояснить детали формирования алмазов. А дьявол, как известно, в этих деталях и кроется.

видов использования графита — огнеупоры, батареи, производство стали, тормозные накладки и литейные покрытия и смазочные материалы

По оценкам, мировые ресурсы графита превышают 800 миллионов тонн извлекаемых запасов. Однако мировые запасы графита были установлены на уровне 270 миллионов тонн, из которых на долю Турции приходится 33%, за ней следуют Бразилия — 26%, Китай — 20%, Мозамбик и Танзания (по 6% каждая) и Индия — 3%. Мировое производство графита в 2015 году составило до 2,17 млн ​​тонн. Китай остается ведущим производителем, за ним следуют Индия (6%) и Бразилия (3%) с долей около 83%.

В Индии потребление графита различных марок в течение 2016-17 гг. Составило 63 500 тонн. Графитовые изделия (тигельная / карандашная промышленность) составили 48 500 тонн (76%) от общего потребления в 2016-17 годах, в то время как химическая промышленность — 10 100 тонн (16%), огнеупорная промышленность — 3000 тонн (5%) и легированная сталь и литейное производство — оставшиеся 3000 тонн (5%).

Использование графита

Графит в основном используется для изготовления огнеупоров, аккумуляторов, стали, расширенного графита, тормозных накладок, литейных покрытий и смазочных материалов.Графен, естественный ингредиент графита, обладает уникальными физическими свойствами и является одним из самых сильных известных веществ. Однако процесс отделения от графита требует дополнительных технологических разработок.

Огнеупоры

До 1900 года использование началось с графитовых тиглей для переноса расплавленного металла, но сейчас это небольшая часть огнеупоров. Углеродно-магнезитовый кирпич стал популярным в середине 1980-х годов, а глиноземно-графитовая форма стала немного позже.На данный момент важны формы глиноземистых, угольно-магнезитовых кирпичей, монолитных, а затем и ракообразных.

Тигли начали использовать очень крупночешуйчатый графит и угольно-магнезитовый кирпич, для чего нужен не такой крупночешуйчатый графит; для этих и других размер хлопьев стал намного более гибким, и аморфный графит больше не ограничивается низкокачественными огнеупорами.

В качестве изделий для непрерывной разливки используются различные формы глиноземистого графита, такие как форсунки и желоба, для транспортировки расплавленной стали из ковша в изложницу, а также угольно-магнезитовые кирпичи для футеровки сталеплавильных конвертеров и электродуговых печей, чтобы выдерживать экстремальные нагрузки. температуры.

Графитовые блоки используются в футеровке доменных печей, где высокая теплопроводность графита очень важна. Вместо угольно-магнезитового кирпича в качестве сплошной футеровки печей часто используют монолитный высокочистый.

Аккумуляторы

За последние 30 лет использование графита в аккумуляторах увеличилось. Анод всех основных аккумуляторных технологий изготовлен из натурального и синтетического графита. Литий-ионная батарея использует примерно вдвое больше графита, чем карбоната лития.

В конце 1980-х — начале 1990-х годов спрос на батареи, в основном никель-металлогидридные и литий-ионные, вызвал увеличение спроса на графит. Портативная электроника, такая как портативные проигрыватели компакт-дисков и электроинструменты, способствовала этому росту. Такие продукты, как ноутбуки, мобильные телефоны, планшеты и смартфоны, имеют повышенный спрос на батареи. Аккумуляторы для электромобилей увеличили спрос на графит. Например, в полностью электрическом Nissan Leaf литий-ионная батарея содержит почти 40 кг графита.

Сталеплавильное производство

С этой целью природный графит в основном используется для повышения содержания углерода в расплавленной стали, хотя его можно использовать для смазки штампов, используемых для экструзии горячей стали. Поставка сборщиков углерода является высококонкурентной и, следовательно, подлежит снижению цен на такие альтернативы, как порошок синтетического графита, нефтяной кокс и другие формы углерода. Чтобы поднять содержание углерода в стали до заданного уровня, добавлен углеродный сборщик.

Тормозные накладки

Для более тяжелых (неавтомобильных) транспортных средств природный аморфный и мелкочешуйчатый графит используется в тормозных накладках или тормозных колодках и стал важным в связи с необходимостью замены асбеста. Это использование было важным в течение долгого времени, но органические неасбестовые (NAO) композиции начинают сокращать рыночную долю графита. Отказ от производства тормозных накладок с закрытием некоторых заводов не принес никакой пользы, равно как и автомобильный рынок безразличен.

Литейные покрытия и смазочные материалы

Литейный цех для промывки форм — это аморфная или мелкочешуйчатая графитовая краска на водной основе. Если покрасить им внутреннюю часть формы и дать ей высохнуть, останется тонкий слой графита, который упростит отделение отлитого объекта после охлаждения горячего металла. Графитовые смазки — это специальные продукты, которые можно использовать при очень высоких или очень низких температурах, такие как смазка для штамповки, противозадирная присадка, смазка для зубчатых передач горных машин и замков.Очень желательно иметь графит с низким содержанием графита, а еще лучше — графит без зерен (сверхвысокая чистота). Его можно использовать в воде или масле в виде сухого порошка или коллоидного графита (постоянная суспензия в жидкости).

Карандаши

Карандаши производятся из английского натурального графитового грифеля с 16 века, но современный грифель чаще всего представляет собой смесь порошкообразного графита и глины; он был изобретен Николя-Жаком Конте в 1795 году. По химическому составу он не имеет отношения к металлическому свинцу, руды которого выглядят похожими, отсюда и продолжение названия.Plumbago — еще один старый термин, используемый для рисования природного графита, обычно в виде минерального куска без деревянного футляра. Термин «рисование свинца» обычно ограничивается работами 17-18 веков, в основном портретами. Карандаши по-прежнему представляют собой небольшой, но важный рынок природного графита.

Примерно 7 процентов из 1,1 миллиона тонн, произведенных в 2011 году, было использовано для изготовления карандашей. Используется аморфный графит низкого качества, в основном из Китая.

Graphene Technology

Рулонные листы из одного графена в 10 раз легче стали и в 100 раз прочнее.Такой прокатный лист также известен как графен, и это производное графита является самым прочным идентифицированным материалом в мире и используется для производства сверхпрочного и легкого спортивного оборудования. Графен проявляет стойкость к химическим веществам, обладает высокой электропроводностью и низким поглощением света. Его свойства делают его пригодным в качестве материала для будущих применений. Он используется в медицинских имплантатах, таких как искусственное сердце, гибких электронных компонентах, а также в производстве деталей самолетов.

Кристаллическая структура

Графит встречается в естественных условиях в трещинах горных пород или в виде аморфных комков в виде чешуек и жил. Плоский лист прочно связанных атомов углерода в гексагональных ячейках — это основная кристаллическая структура графита. Эти листы называются графенами, но вертикальные связи между листами очень слабые. Слабость этих вертикальных скреплений позволяет листам скользить друг по другу и раскалывать

. Однако получаемый материал в 100 раз прочнее стали, если лист графена выровнять и свернуть горизонтально.

Другое применение

В угольно-цинковых батареях, щетках электродвигателей и в различных специализированных областях применения нашел применение природный графит. Графит разной твердости или мягкости при использовании в качестве художественной среды дает разные качества и оттенки. Железные дороги смешивают графит с отработанным маслом или льняным маслом, чтобы создать термостойкое защитное покрытие для открытых частей котла паровоза, таких как дымовая труба или нижняя часть топки.

Сводка

• Тигли, литейные цеха, карандаши и т. Д. Традиционно используются для графита. Более сложные области применения графита включают огнеупоры, используемые в производстве стали, цемента и стекла, уплотнительные прокладки на основе расширенного графита, графитовые смазки, оплетку, щетки, тормозные накладки и т. Д.

• Он также используется в специальных приложениях, таких как атомная промышленность, почвенные кондиционеры и графитовая пленка, используемая для герметизации в химической и нефтехимической промышленности, а также в энергетике, машиностроении и автомобилестроении.

• Он также используется как жизненно важная добавка в небольших количествах для получения литейных покрытий, предотвращающих плавление жидкого металла с песком на литейной форме или лицевой поверхности стержня. Такие покрытия либо напыляют, либо окрашивают в виде суспензии или напыления, либо втирают в виде сухих порошков.

• Графит, используемый для нанесения покрытия, имеет высокое качество, не отслаивается в виде высыхающих хлопьев и придает отливке гладкую поверхность. Графит — основная добавка во многих системах покрытий, он известен своими многочисленными функциями, такими как огнеупор, смазка, теплопроводник, электрический проводник, экран, защита от электромагнитных импульсов, защита от коррозии и пигмент.

• Он также используется в ядерных реакторах и литий-ионных (литий-ионных) батареях, используемых в электромобилях, для которых в качестве замедлителя требуется чешуйчатый графит высокой чистоты в материале анода.

Минерал с экстремальными свойствами, многоцелевой

Чешуйчатый графит: Чешуйчатый графит, произведенный на Мадагаскаре.

Кусок графита: Кусковой графит из Кропфмуля, Австрия. Образец составляет около полутора дюймов (3,8 см) в поперечнике.

Графит с гранатом: Образец графит-слюдяного сланца с двумя красными альмандиновыми / пироповыми гранатами из шахты Ред Эмберс, Эрвинг, Массачусетс.Этот образец имеет диаметр около двух дюймов (5,08 см).

Геологическое происхождение

Графит — это минерал, который образуется, когда углерод подвергается воздействию тепла и давления в земной коре и в верхней мантии. Для производства графита необходимы давление в диапазоне 75 000 фунтов на квадратный дюйм и температура в диапазоне 750 градусов Цельсия. Они соответствуют гранулитовой метаморфической фации.

Графит регионального метаморфизма (чешуйчатый графит)

Большая часть графита, наблюдаемого сегодня на поверхности Земли, образовалась на границах сходящихся плит, где богатые органикой сланцы и известняки подверглись воздействию тепла и давления регионального метаморфизма.Это дает мрамор, сланец и гнейс, содержащие крошечные кристаллы и чешуйки графита.

Когда графит находится в достаточно высоких концентрациях, эти породы можно добывать, измельчать до размера частиц, который высвобождает чешуйки графита, и обрабатывать путем разделения по удельному весу или пенной флотации для удаления графита с низкой плотностью. Полученный продукт известен как «чешуйчатый графит».

Графит метаморфизма угольных пластов («аморфный» графит)

Некоторые формы графита образуются в результате метаморфизма угольных пластов.Органический материал угля состоит в основном из углерода, кислорода, водорода, азота и серы. Тепло метаморфизма разрушает органические молекулы угля, улетучивая кислород, водород, азот и серу. Остается почти чистый углеродный материал, который кристаллизуется в минеральный графит.

Этот графит встречается в «швах», которые соответствуют исходному слою угля. В процессе добычи материал известен как «аморфный графит». Слово «аморфный» на самом деле неверно в этом смысле, поскольку оно имеет кристаллическую структуру.Этот материал из шахты выглядит как куски угля без ярких и тусклых полос.

Графит гидротермального метаморфизма

Небольшое количество графита образуется в результате реакции углеродных соединений в породе во время гидротермального метаморфизма. Этот углерод может быть мобилизован и отложен в жилах вместе с гидротермальными минералами. Поскольку он осаждается, он имеет высокую степень кристалличности, что делает его предпочтительным материалом для многих электрических применений.

Графит в магматических породах и метеоритах

Известно, что графит встречается в небольших количествах как первичный минерал в магматических породах. Он известен как крошечные частицы в потоках базальта и сиенита. Также известно, что он образуется в пегматите. Некоторые железные метеориты содержат небольшое количество графита. Эти формы графита не имеют экономического значения.

Физические свойства графита
Химическая классификация	Родной элемент
Цвет	Сталь от серого до черного
Полоса	Черный
Глянец	Металлический, иногда субметаллический или землистый
Диафрагма	непрозрачный
Раскол	Идеально в одном направлении
Твердость по Моосу	от 1 до 2
Удельный вес	2.1 по 2,3
Диагностические свойства	Цвет, полосы, ощущение скольжения, удельный вес
Химический состав	С
Кристаллическая система	шестиугольник
Использует	Используется для изготовления термостойких и химически стойких контейнеров и других предметов. Аккумуляторные аноды.Сухая смазка. «Грифель» в карандашах.

Графит и алмаз

Графит и алмаз — две минеральные формы углерода. Алмаз образуется в мантии под действием сильной жары и давления. Большая часть графита, обнаруженного у поверхности Земли, образовалась в коре при более низких температурах и давлениях. Графит и алмазы имеют одинаковый состав, но очень разные структуры.

Связанные: как образуется алмаз?

Атомы углерода в графите связаны в гексагональную сеть, которая образует листы толщиной в один атом.Эти листы плохо соединены и легко расслаиваются или скользят друг по другу при приложении небольшой силы. Это дает графит имеет очень низкую твердость, идеальную спайность и скользкость.

Напротив, в алмазе атомы углерода связаны в каркасную структуру. Каждый атом углерода связан в трехмерная сеть с четырьмя другими атомами углерода с прочными ковалентными связями. Такое расположение надежно удерживает атомы на месте и делает алмаз исключительно твердым материалом.

5 Уникальные свойства графита, о которых вы (вероятно) не знали

Когда вы слышите слово графит, на ум неизбежно приходят карандаши. Карандаш, конечно, является наиболее распространенным и известным применением графита, но есть некоторые уникальные свойства графита, которые делают его полезным для ряда различных приложений.

Это смазка

Если у вас когда-нибудь ломался и откатывался кончик карандаша, и если вы когда-нибудь пытались его поднять, вы понимаете, насколько скользкий графит.Это делает его идеальной сухой смазкой для деталей машин и металлических замков.

(действительно) трудно плавить

Если вы ученый человек, свойства графита будут интересны. Графит не имеет точки плавления при атмосферном давлении, хорошо проводит тепло и устойчив ко многим химическим веществам, что делает его идеальным материалом для тиглей. Тигли — это емкости, используемые при производстве металла, стекла и пигментов, и они должны выдерживать чрезвычайно высокие температуры.

Дирижер

Графит также является отличным проводником электричества. Поэтому он часто используется в батареях и для изготовления электродов. Джерри Алонзи, прирожденный мастер на все руки, также отмечает, что карандаш можно использовать для завершения электрической цепи в крайнем случае.

Поглощает быстро движущиеся нейтроны

По моему личному мнению, одно из наиболее впечатляющих применений графита — это ядерные реакторы. Графит обладает уникальной способностью поглощать быстро движущиеся нейтроны.Благодаря этому графит можно использовать для управления скоростью реакции ядерного деления, которая имеет место в ядерных реакторах.

Это сильно!

Сам по себе графит является звездой, но он также может быть удобным помощником. Графит используется в пластмассах, армированных углеродом, из которых делают многие обычные изделия. Удочки, клюшки для гольфа, велосипедные рамы, панели кузова спортивных автомобилей, кии для бассейнов и даже фюзеляж самолетов Boeing 787 — вот лишь несколько мест, где вы можете найти графит на работе.

Сестра графита, алмаз, может быть более блестящим и дорогим, но графит по-прежнему является чрезвычайно универсальным и ценным материалом. От клюшек для гольфа до ядерных реакторов и заметок в космосе — графит активно используется во всем мире. Не знаю, как вы, но в следующий раз, когда я воспользуюсь карандашом, я буду просто впечатлен его блестящим графитовым наконечником еще больше.

[product_category category = «all-карандаши» per_page = «4 ″ columns =» ​​4 ″ orderby = «date» order = «desc»]

Open Knowledge Wiki — Производство и производство графита

1.Добыча графита

Природный графит не очень много. Углерод образует прочные связи с кислородом в оксиде углерода и особенно в диоксиде углерода, то есть легко окисляется. Тем не менее природные месторождения существуют, и искусственный графит можно производить в больших количествах. Незадолго до 1565 года на месте холма Ситуэйт Фелл недалеко от Борроудейла, Камбрия, Англия, было обнаружено огромное месторождение графита, которое местные жители сочли очень полезным для маркировки овец.Это конкретное месторождение графита было чрезвычайно чистым и твердым, и его можно было легко распилить на палочки.

Мировое производство природного графита в 2006 году оценивается в 1,03 миллиона тонн, а в 2005 году — 1,04 миллиона тонн, из которых производили следующие основные экспортеры: Китай произвел 720 000 тонн как в 2006, так и в 2005 году, Бразилия — 75 600 тонн в 2006 году и 75 515 тонн в 2005 году. Канада — 28 000 тонн в оба года, Мексика — 12 500 тонн в 2006 году и 12 357 тонн в 2005 году.

По данным USGS, производство (синтетического) графита в США в 2006 году составило 132 000 тонн на сумму 495 миллионов долларов США, а в 2005 году — 146 000 тонн на сумму 391 миллион долларов США, а производство высокомодульного графитового (углеродного) волокна в 2006 году составило 8 160 тонн на сумму 172 доллара США. миллионов, а в 2005 году — 7 020 тонн на сумму 134 миллиона долларов.

2. Современное производство

Современное производство графита начинается с высокомолекулярного углеводорода, часто природного пека или остатка от перегонки сырой нефти, который сначала превращается в кокс путем нагревания в отсутствие воздуха.Это долгий и сложный процесс, на выполнение которого обычно уходит несколько недель. В результате этого процесса атомы углерода выстраиваются в обширные гексагональные сгустки и образуют хороший кокс.

Кокс кальцинируется, измельчается и просеивается для получения определенного распределения размеров частиц. Затем эти частицы связывают вместе с помощью горячего пека, и смесь экструдируют или формуют с образованием грубых блоков желаемой формы.

Связующее затем само закоксовывается путем обжига, и создается обширная сеть пор.Поэтому выпеченное изделие повторно пропитывают и повторно запекают до достижения необходимой плотности. Наконец, материал преобразуется в графит при температуре около 3000 ° C путем пропускания тока через проводящий слой кокса, окружающий блоки. При 1600 ° C локализованные области порядка начинают соединяться, и начинают проявляться свойства графита. При температуре выше 2400 ° C отдельные кристаллы в некоторой степени растут, но крупномасштабной переориентации не происходит. Большинство примесей летучие и поэтому исчезают при температурах графитизации.

По мере того, как вновь изготовленный графит охлаждается, отдельные кристаллы сжимаются анизотропно, создавая большие напряжения во всей матрице. В результате образуется сеть мелких трещин (известных как трещины Мрозоски). Вместе с оставшимися улетучивающимися порами графит связан с порами, занимающими около 20% от общего объема, и поскольку поры связаны между собой, они обеспечивают доступ к внешней атмосфере. Пористая структура играет важную роль в поведении графита при облучении.

Процесс производства кирпича показан ниже:

1. Вид вдоль вспомогательной линии полигонального кирпича.	2. Обработка отверстия в многоугольном кирпиче. Это одна из наиболее важных операций, так как отверстие в кирпиче затем используется в качестве базы для всех последующих операций.
3.Обработка плоских поверхностей на сторонах многоугольных кирпичей на дуплексном станке.	4. Окончательный осмотр многоугольного кирпича. Большое внимание в этом магазине уделяется качеству товара. Выполняется как минимум 100% проверка всех размеров всех кирпичей.
5. Эта машина вставляет шпоночные пазы в лицевую часть многоугольного кирпича. Эта операция чрезвычайно важна, так как точность, с которой она выполняется, определяет правильное наращивание активной зоны.	6. Опустить кирпич на смотровой стол. Обратите внимание на специальное погрузочно-разгрузочное оборудование.

Хотя существует несколько разновидностей графита, здесь будут рассмотрены только два типа. Графит Gilsocarbon является наиболее надежным выбором среди графита: он получен из кокса американского происхождения и имеет хорошо зарекомендовавшую себя высокую степень стабильности размеров при облучении вместе с высокой степенью изотропии.Он доступен в формованном виде в различных сортах в зависимости от количества пропиток, выполняемых в производственном процессе. Хотя он также доступен в виде экструдированного продукта, обширные испытания показали, что не было обнаружено значительной разницы между экструдированным и формованным вариантами, за исключением очевидных различий в направлении волокон. Все марки гильсоуглерода доступны в очищенном или неочищенном состоянии, и в зависимости от степени очистки и пропитки существуют значительные различия в стоимости сырья.

Пековый кокс графит предлагает более экономичный альтернативный ряд материалов для графитового кирпича. Он имеет тенденцию быть немного дешевле, чем аналогичные очищенные сорта гильоуглеродного графитового материала, но он хуже по прочности, менее изотропен и имеет худшую стабильность размеров при облучении. Опыт производства графитовых материалов из пекового кокса доступен в Великобритании, но только в относительно небольших размерах.

Гильсокарбонитовый графит используется в современном парке кернов AGR.

Чем могут отличаться графит и алмаз, если они оба состоят из чистого углерода?

Мириам Росси, профессор химии в колледже Вассар, дает следующее объяснение:

И алмаз, и графит полностью сделаны из углерода, как и недавно открытый бакминстерфуллерен (дискретная молекула в форме футбольного мяча, содержащая 60 атомов углерода). Однако способ расположения атомов углерода в пространстве для трех материалов разный, что делает их аллотропами углерода.Разные свойства углерода и алмаза возникают из-за их различных кристаллических структур.

В алмазе атомы углерода расположены тетраэдрически. Каждый атом углерода присоединен к четырем другим атомам углерода на расстоянии 1,544 x 10 ^-10 метров с валентным углом C-C-C 109,5 градусов. Это прочная, жесткая трехмерная структура, в результате которой образуется бесконечная сеть атомов. Это объясняет твердость, необычайную прочность и долговечность алмаза и придает алмазу более высокую плотность, чем графит (3.514 грамм на кубический сантиметр). Благодаря своей тетраэдрической структуре алмаз также показывает большое сопротивление сжатию. Твердость кристалла измеряется по шкале, разработанной Фридрихом Моосом, которая классифицирует соединения по их способности царапать друг друга. Алмаз поцарапает все остальные материалы и является самым твердым из известных материалов (обозначен как 10 по шкале Мооса). Это лучший из известных нам проводников тепла, проводящий в пять раз больше, чем медь. Алмаз также проводит звук, но не проводит электричество; это изолятор, и его электрическое сопротивление, оптическая проницаемость и химическая инертность, соответственно, замечательны.

Кроме того, алмазы рассеивают свет. Это означает, что показатели преломления для красного и фиолетового света разные (2,409 и 2,465 соответственно). В результате драгоценный камень действует как призма, разделяя белый свет на цвета радуги, а его дисперсия составляет 0,056 (разница). Чем больше дисперсия, тем лучше получается спектр цветов. Это свойство порождает «огонь» алмазов. «Сияние» алмазов связано с сочетанием преломления, внутреннего отражения и рассеивания света.Например, для желтого света алмаз имеет высокий показатель преломления 2,4 и низкий критический угол 24,5 градуса. Это означает, что когда желтый свет проходит в алмаз и попадает на вторую поверхность изнутри под углом более 24,5 градусов, он не может выйти из кристалла во внешний воздух, а вместо этого отражается обратно внутрь драгоценного камня.

Атомы углерода в графите также расположены бесконечным массивом, но слоями. Эти атомы взаимодействуют друг с другом двух типов.В первом случае каждый атом углерода связан с тремя другими атомами углерода и расположен в углах сети правильных шестиугольников с валентным углом C-C-C 120 градусов. Эти плоские конструкции простираются в двух измерениях, образуя горизонтальную шестиугольную решетку типа «проволочная сетка». Кроме того, эти плоские массивы удерживаются вместе более слабыми силами, известными как взаимодействия стекирования. Расстояние между двумя слоями больше (3,347 x 10 ^-10 метров), чем расстояние между атомами углерода в каждом слое (1.418 x 10 ^-10 метров). Эта трехмерная структура объясняет физические свойства графита. В отличие от алмаза, графит можно использовать в качестве смазки или карандашей, потому что слои легко расслаиваются. Он мягкий и скользкий, а его твердость меньше единицы по шкале Мооса. Графит также имеет более низкую плотность (2,266 грамма на кубический сантиметр), чем алмаз. Планарная структура графита позволяет электронам легко перемещаться в плоскостях. Это позволяет графиту проводить электричество и тепло, а также поглощать свет и, в отличие от алмаза, иметь черный цвет.

Ответ, первоначально опубликованный 20 мая 2002 г.

Graphite Facts for Kids

Графит , как и алмаз, представляет собой аллотроп углерода. Они очень похожи друг на друга, но структура атома влияет на химические и физические свойства. Графит состоит из слоев атомов углерода. Эти слои могут очень легко скользить друг по другу. Это значит, что он очень мягкий. На вид он тускло-серый. Благодаря делокализованным электронам между слоями он может очень хорошо проводить электричество.

Графит может быть получен из угля, подвергнутого воздействию высоких температур и давления. Кроме того, графит можно превратить в алмаз при достаточном нагревании и давлении. Так производятся синтетические (искусственные) алмазы.

Графит естественным образом встречается в Шри-Ланке, Канаде и США. Его также называют Lead Black , потому что он похож на металлический свинец. Он был назван Авраамом Готтлобом Вернером в 1789 году на греческом языке.

Может использоваться в качестве смазки для более плавной работы механических устройств.Чаще всего графит используется как «грифель» в карандаше, в котором также есть глина.

Применение природного графита

Природный графит в основном используется для изготовления огнеупоров, аккумуляторов, сталеплавильного производства, расширенного графита, тормозных накладок, литейных покрытий и смазочных материалов. Графен, который в природе встречается в графите, обладает уникальными физическими свойствами и является одним из самых сильных известных веществ. Однако процесс отделения его от графита потребует дополнительных технологических разработок.

Огнеупоры

Использование графита в качестве огнеупорного материала началось до 1900 с графитовым тиглем, используемым для хранения расплавленного металла; сейчас это небольшая часть огнеупоров.В середине 1980-х гг. Важное значение приобрел угольно-магнезитовый кирпич, а чуть позже глино-графитовый кирпич. По состоянию на 2017 год ^{[обновление]} порядок важности следующий: глиноземно-графитовые формы, угольно-магнезитовый кирпич, монолитные изделия (торкрет-смеси и набивные смеси), а затем тигли.

Аккумуляторы

Использование графита в батареях увеличилось за последние 30 лет. Природный и синтетический графит используются для изготовления анодов всех основных аккумуляторных технологий. В литий-ионной батарее используется примерно вдвое больше графита, чем в карбонате лития.

Спрос на батареи, в первую очередь на никель-металлгидридные и литий-ионные батареи, вызвал рост спроса на графит в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Этот рост был обусловлен портативной электроникой, такой как портативные проигрыватели компакт-дисков и электроинструменты. Ноутбуки, мобильные телефоны, планшеты и смартфоны увеличили спрос на аккумуляторы. Ожидается, что аккумуляторные батареи для электромобилей повысят спрос на графит. Например, литий-ионный аккумулятор полностью электрического Nissan Leaf содержит почти 40 кг графита.

Сталеплавильное производство

Природный графит в этом конечном использовании в основном идет на повышение содержания углерода в расплавленной стали, хотя его можно использовать для смазки штампов, используемых для экструзии горячей стали. Поставки углеродосодержащих веществ очень конкурентоспособны, поэтому цены на такие альтернативы, как синтетический графитовый порошок, нефтяной кокс и другие формы углерода, должны быть жесткими. Для увеличения содержания углерода в стали до заданного уровня добавлен углеродный сборщик. Оценка, основанная на статистике потребления графита USGS в США, показывает, что в 2005 году таким образом было использовано 10 500 тонн.

Накладки тормозные

Природный аморфный и мелкочешуйчатый графит используется в тормозных накладках или тормозных колодках для более тяжелых (неавтомобильных) транспортных средств и стал важным в связи с необходимостью замены асбеста. По данным USGS, в 2005 году потребление природного графита в тормозных накладках в США составляло 6 510 тонн.

Литейные покрытия и смазочные материалы

Средство для мытья литейных форм — это краска на водной основе из аморфного или мелкочешуйчатого графита. Если покрасить им внутреннюю часть формы и дать ей высохнуть, останется тонкий слой графита, который облегчит отделение отлитого объекта после охлаждения горячего металла.Графитовые смазки — это специальные продукты для использования при очень высоких или очень низких температурах, в качестве смазки для штампов, противозадирных присадок, трансмиссионной смазки для горнодобывающего оборудования и для смазки замков.

Карандаши

Способность оставлять следы на бумаге и других предметах дала графиту название, данное в 1789 году немецким минералогом Абрахамом Готтлобом Вернером. Он происходит от графена , что означает для записи / рисования на древнегреческом языке.

Начиная с 16 века, все карандаши изготавливались из грифеля из натурального английского графита, но современный грифель чаще всего представляет собой смесь порошкового графита и глины; он был изобретен Николя-Жаком Конте в 1795 году.Он химически не связан с металлическим свинцом, руды которого имеют похожий внешний вид, отсюда и продолжение названия. Plumbago — еще один старый термин для обозначения природного графита, который используется для рисования, как правило, как кусок минерала без деревянной оболочки. Термин «рисунок свинца» обычно ограничивается работами 17-18 веков, в основном портретами.

Сегодня карандаши по-прежнему являются небольшим, но значительным рынком сбыта натурального графита. Около 7% из 1,1 миллиона тонн, произведенных в 2011 году, было использовано для изготовления карандашей.Используется низкокачественный аморфный графит, который в основном поступает из Китая.

Другое применение

Природный графит нашел применение в углеродно-цинковых батареях, щетках электродвигателей и в различных специализированных областях применения. Графит различной твердости или мягкости при использовании в качестве художественного средства дает разные качества и оттенки. На железных дорогах часто смешивают порошкообразный графит с отработанным маслом или льняным маслом, чтобы создать термостойкое защитное покрытие для открытых частей котла паровоза, таких как коптильня или нижняя часть топки.

Связанные страницы

Картинки для детей

• Пластины и листы графита высотой 10–15 см. Образец минерала из Киммирута, Баффинова острова.

• Большой образец графита. Центр биоразнообразия Naturalis

История графита — расширение возможностей насосов и оборудования

Графит обладает качествами, которые делают его отличным выбором для определенных областей применения в производственном мире.Эти качества включают его реакцию на экстремальные температуры, а также гибкость при определенной конструкции. В мире клапанов гибкий графит является идеальным выбором для многих уплотнительных изделий.

История графита

Истории о графите восходят к 1500 году, когда в округе Борроудейл в Англии было обнаружено огромное месторождение графита. Одним из первых применений были в качестве огнеупорного материала к линии прессам-формам для пушечных ядер, что привело к круглее, более гладкие боеприпасов, которые могут быть обожженными дальше.Этот лучший способ изготовления мячей в то время способствовал растущему превосходству английского флота.

На протяжении многих лет графит использовался в различных формах: от пишущих принадлежностей (по-гречески «графит» означает «писать»), таких как карандаши № 2, используемые для выполнения тестов и школьных заданий, до смазок для уменьшения трения между материалами. В последнее время графит использовался в литий-ионных батареях, а также для разработки графеновой технологии — цилиндра толщиной в один атом, который в 100 раз прочнее стали на одну десятую веса.Графен используется в полупроводниках, для питания батарей и электроники, а также для изготовления композитов.

Графит и алмазы являются минеральными формами углерода. Хотя они состоят из одного и того же элемента, у них очень разные структуры.

Алмазы образуются в мантии Земли под воздействием экстремальной температуры и давления; они настолько твердые, что могут резать стекло. Атомы углерода алмаза имеют трехмерную тетраэдрическую структуру.

Графит — более мягкий материал, обнаруживаемый в магматических и метаморфических породах.Он образуется, когда углерод подвергается воздействию тепла и давления в земной коре. Для его создания давление должно составлять около 75000 фунтов на квадратный дюйм, а температура — около 1382 ° F (750 ° C). Графит имеет двухмерную слоистую структуру, в которой атомы углерода расположены в виде сот.

Графит — минерал крайностей. С одной стороны, он мягкий и имеет очень низкий удельный вес. С другой стороны, он очень устойчив к нагреванию и почти инертен при контакте практически с любым другим материалом.Эти свойства позволяют использовать его в производстве.

Гибкий графит

Более полувека назад Union Carbide Corporation была вдохновлена ​​чешуей графита на создание продукта, который был бы «гибким», сохраняя при этом все характеристики графита. Полученный гибкий графит проявил свойства термостойкости и теплопроводности. Кроме того, он был естественно смазочным и устойчивым к большинству химикатов, но при этом гибким и компактным. Он соответствовал любой полости, оставаясь при этом упругим.

Гибкий графит изготавливается из минерального графита или из расширяемого чешуйчатого графита (изображение выше). Его получают путем химической обработки чешуек природного графита таким образом, чтобы между слоями его структуры образовывалось соединение. Этот слой (между слоями) затем быстро нагревается до разложения. Конечным результатом является увеличение размера сырья в 80 раз. Расширение (также называемое отшелушиванием) дает червеобразную (червеобразную) структуру с высокоактивной, древесно-древесной шероховатой поверхностью (изображение слева).На этом этапе черви записаны в виде листа (изображение ниже). Это календарное оформление включает только механическое сцепление расширенных чешуек никаких связующих веществ не требуется. Фактически, все химические вещества, добавленные к хлопьям для расширения, удаляются во время этого высокотемпературного процесса. Полученный листовой продукт представляет собой по существу чистый графит, содержащий минимум 98% элементарного углерода по весу. Он был создан в рамках контролируемого процесса и имеет четко согласованную структуру.

Листовые изделия премиум-класса (например, те, которые требуются для атомной энергетики) проходят специальную обработку и имеют чрезвычайно низкий уровень потенциальных примесей (обычно 99.9% углерода). Устойчивость к коррозии и окислению может быть добавлена ​​как неотъемлемая часть листового материала.

Гибкие графитовые листы можно ламинировать вместе с помощью клея или термического соединения. В результате увеличивается толщина ламината для прокладки или кольца. Ламинат можно подвергать термической обработке, чтобы уменьшить выделение газа для использования в высокотемпературных применениях, когда небольшие количества летучих веществ в результате выделения газа из клея могут способствовать загрязнению.

Материалы также могут быть ламинированы металлическими и неметаллическими материалами для улучшения управляемости, сопротивления выбросу и механической прочности.Разные материалы для ламинирования могут изменить физические, термические, химические и электрические свойства гибкого графита.

Инженерные уплотнительные изделия могут быть изготовлены из гибкого графитового листа и рулонного материала. Например, гофрированную ленту можно разрезать с рулонного листа, а затем смять для использования в штоке клапана или уплотнениях насоса. Лента также является сырьем, используемым для изготовления штампованных колец для уплотнений клапанов и насосов. Материал на клейкой основе может быть изготовлен для изготовления лент с прокладками для формования на месте или герметизирующей ленты с плоской резьбой.

Привлекательные качества

Однородные гибкие графитовые листы используются в более широком диапазоне температур, чем любой другой уплотнительный материал. Случаи использования этого материала существуют для температур от -400 ° F (-240 ° C) до 5400 ° F (3000 ° C).

Гибкий графит может окисляться под воздействием воздуха или других газов, вызывая потерю веса. В окислительной атмосфере окисление гибкого графита может начаться при 975 ° F (525 ° C). Тем не менее, тонкие края сальников и прокладок успешно выдерживают длительные периоды воздействия температуры воздуха и технологической жидкости до 1500 ° F (815 ° C).

Помимо температуры, гибкий графит обладает мягкостью и эластичностью, что способствует его способности микрозаклеивать поверхность. При изготовлении необходимой толщины материал также адаптируется к условиям неравномерности и может поглощать дефекты, но при этом имеет достаточное трение на сопрягаемых поверхностях, чтобы оставаться на месте. Один из примеров того, где это происходит, — это герметичные уплотнения.

Манометрические уплотнения имеют решающее значение в электроэнергетике, целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, где минимальное рабочее давление составляет 500 фунтов на квадратный дюйм.

Герметичное уплотнение представляет собой конструкцию клапана, в которой давление в клапанной системе используется для обеспечения достаточной силы, действующей на корпус клапана, внутренний диаметр корпуса и поверхности крышки. По мере увеличения давления в системе увеличивается и сила, действующая на прокладку герметичного уплотнения.

Уплотнительная прокладка, изготовленная из металла под давлением, соответствует внутреннему диаметру клапана. Хотя большая часть прокладки построена на конструкцию, рабочая точка — это «носок». Когда система активируется, палец образует уплотнение, которое может выдерживать давление в тысячи фунтов и системные среды, содержащиеся в клапане.

Обычно металлическое уплотнение под давлением изготавливается из ковкого чугуна и иногда покрывается серебром для обеспечения соответствия. Уплотнение размещается сразу под стопорным кольцом, и при приложении достаточной силы металл перемещается в правильное положение и толкает палец между внутренним диаметром корпуса и поверхностью крышки. Это уплотнение становится постоянной частью клапана до тех пор, пока его не нужно будет заменить.

Цикличность может серьезно повлиять на металлическое уплотнение под давлением. Происходит два типа циклов: термоциклирование, процесс, при котором температура повышается или понижается, и циклическое изменение давления, когда операторы включают или выключают систему.Когда система отключается, металлическое уплотнение начинает сокращаться. При повторном повышении давления уплотнение хочет расшириться. Когда оба типа цикличности происходят одновременно, металлическое уплотнение приваривается к месту.

Альтернатива

Альтернативой металлическому герметичному уплотнению является уплотнение из гибкого графита. Такие уплотнения часто заменяют металлические уплотнения, используемые на вторичном рынке. В некоторых случаях они используются как уплотнения OEM.

Конструктивно гибкий графит намного превосходит требования к температуре и давлению, которые используются для герметичных уплотнений.Гибкий графит покрыт металлом сверху и на носке, и он не будет окисляться при работе с паром. Цикл не влияет на гибкое графитовое уплотнение. Это связано с тем, что при включении или выключении системы и независимо от экстремальных температур гибкий графит возвращается в исходное состояние. Его антипригарная поверхность также позволяет легко снимать герметичное уплотнение и устанавливать его. В отличие от металлического уплотнения, повторная обработка поверхности клапана после снятия не производится. Фактически, гибкий графит скрывает большинство недостатков, оставшихся при замене металлического уплотнения.

Некоторые называют графит безумным минералом, который стоит чуть выше антрацитового угля и чуть ниже алмаза. Однако, независимо от того, как он называется, свойства, возникающие при производстве гибкого графита, делают этот материал хорошим выбором для гидравлических уплотнений.

Графитовое уплотнение VSG

Корпоративный профиль

EGC — признанный мировой лидер в разработке и производстве графитовых композитов для высокотемпературных применений в герметизации или управлении тепловыми системами.