گرافيت

(تم التحويل من الگرافيت)
Waleed Khalifa.jpg وليد خليفة
ساهم بشكل رئيسي في تحرير هذا المقال
گرافيت
Graphite
GraphiteUSGOV.jpg
گرافيت عينة
العامة
التصنيف Native element mineral
الصيغة
(repeating unit)
كربون
تصنيف سترونز 01.CB.05a
النظام البلوري Hexagonal
Space group Hexagonal dihexagonal dipyramidal
H-M symbol: (6/m 2/m 2/m)
Space group: P 63/mmc
Unit cell a = 2.461 Å, c = 6.708 Å; Z = 4
التعرف
Color Iron-black to steel-gray; deep blue in transmitted light
Crystal habit Tabular, six-sided foliated masses, granular to compacted masses
Twinning Present
Cleavage Basal - perfect on {0001}
Fracture Flaky, otherwise rough when not on cleavage
Tenacity Flexible non-elastic, sectile
Mohs scale hardness 1–2
Luster لامع، ترابي
Streak أسود
Diaphaneity Opaque, transparent only in extremely thin flakes
الكثافة 2.09–2.23 g/cm3
الصفات البصرية Uniaxial (–)
Pleochroism Strong
قابلية الذوبان Molten Ni
References [1][2][3]

الگرافيت أحد أشكال الكربون المتآصلة. وبعكس الألماس، فالجرافيت موصل للكهرباء ويمكن استخدامه، على سبيل المثال، في أقطاب الأقواس الكهربائية.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الاستخدامات

يستخدم الصناعيون الجرافيت في كثير من المنتجات. وعلى سبيل المثال يقومون بتقويته بالصلصال، لإنتاج مادة أقلام الرصاص التي نسميها رصاصًا. وفي وقت ما كان الناس يطلقون على الجرافيت خطأ اسم الرصاص، ولكن الرصاص أكثر كثافة من الجرافيت. والاسم جرافيت مشتق من كلمة يونانية معناها يكتب. وقد أُطلق الجيولوجي الألماني أبراهام فيرنر هذا الاسم عليه سنة 1789م.


التواجد

خام الگرافيت
انتاج الگرافيت عام 2005

وينتشر خام الجرافيت الطبيعي على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. والدول الرئيسية المنتجة للجرافيت الطبيعي وفقًا لترتيب الأهمية هي: الصين وكوريا الجنوبية والمكسيك والنمسا. ويمكن تصنيع الجرافيت من فحم الكوك بتسخينه في أفران كهربائية. وقد طوَّر المخترع الأمريكي إدوارد أشيسون عملية صناعة الجرافيت من فحم الكوك سنة 1896م. والجرافيت الصناعي أكثر نقاء وأكثر كثافة من الجرافيت الطبيعي. وهو كذلك أكثر تكلفة.

وللجرافيت استخدامات متعددة بالإضافة إلى استخدامه في أقلام الرصاص. فهو موصل للكهرباء، ومن الصعب أن يحترق. ولهذه الأسباب تصنع الأقطاب الكهربائية (نقاط الاتصال الكهربائي) من الجرافيت الذي يعمل تحت ظروف تُدمِّر الأقطاب الفلزية. والجرافيت موصل للحرارة، ولا يتحد بأية عناصر كيميائية أخرى، إلا في درجات حرارة عالية جدًا. وعلى هذا، فكثير من الجفان (أوعية صهر الفلزات) تُصنع من الجرافيت. والجرافيت لا يذوب بسهولة، ولهذا تُصنع منه الخزانات التي تحفظ بها الحموض القوية، كما أنه يستخدم في قلب بعض المفاعلات النووية. ويعمل الجرافيت على تهدئة سرعة النيوترونات في المفاعلات للمحافظة على عملها الدقيق. وانزلاقية الجرافيت تجعله مادة تشحيم جيدة لساعات الحائط، وأقفال الأبواب، والآلات الأخرى ذات الأجزاء الصغيرة. والجرافيت أيضًا هو المادة الخام الرئيسية في الماس الاصطناعي.

يصنع كل من الجرافيت والماس من الكربون النقي، ولكن الماس صلب للغاية وشفاف. والماس أكثر كثافة من كمية مساوية من الجرافيت. ويحتوي الجرافيت والماس على بناء بلّوري مختلف. ذلك أن ذرات الكربون منظمة بطريقة مختلفة في كل من المعدنين. فالجرافيت يحتوي على ذرات الكربون منتظمة في طبقات مسطحة، وهي تنزلق بسهولة بعضها فوق بعض. ولهذا فالجرافيت ناعم وزلق. أما الماس فذراته منتظمة في نمط ثلاثي الأبعاد، تمنع الذرات من انزلاق بعضها فوق بعض.

الخصائص

التشكيل

Rotating graphite stereogram

الحراريات

تستخدم صور مختلفة من الكربون بشكل متزايد في الحراريات. فعلى سبيل المثال، الحراريات الحديثة تَستخدِم صور جرافيت مختلفة في توليفة مع أكاسيد أخرى لمنح الحراريات خصائص خاصة. وقد يكون الجرافيت ذو طبيعة اصطناعية حيث يُنتج بتسخين كوك البترول المكلس إلى 3000 ْم أو قد يكون طبيعياً حيث يستخرج من الصين والمكسيك وكندا، إلخ. ويمكن أن تُنْتَج بعض الحراريات من الكربون الخالص أو الجرافيت الخالص للاستخدام في تطبيقات الأجواء شديدة الاختزال.[4]

وعموما، يستخدم الجرافيت في الحراريات من أجل الحد من الخصائص التَبَلْلُّيَّة للمواد الحرارية التى تؤثر بشكل مباشر في التآكل الناتج عن الخبث، ولرفع الموصلية الحرارية التى ستؤدى إلى تحسين مقاومة الصدمات الحرارية. في الحراريات المبنية على أكسيد-كربون، قد يتغير محتوى الكربون من محتوى منخفض مثل 4-5 ٪ وقد يصل إلى 30-35 ٪. كما نلاحظ أنه بزيادة المحتوى الجرافيتى تزداد الموصلية الحرارية للحراريات، ولكن تقل كثافتها في الوقت ذاته. هذه النتيجة ترجع أساساً إلى حقيقة أن كثافة الجرافيت أقل بكثير من كثافة المواد الحرارية الأخرى المستخدمة. وهناك اختلافات أخرى واضحة في شكل (مورفولوجية) الجرافيت بالمقارنة مع غيره من المواد الحرارية، فمواد الجرافيت التى تستخدم في الحراريات عادة ما تكون ذات بنية قُشَارِيَّة (أى تتكون من قُشيرات)، ومن ثم فإن هذه القشيرات لا تستسلم لظواهر تعبئة الجسيمات كما تفعل الجسيمات الحبيبية.

يبين جدول 17 خصائص عدة أنواع من الجرافيت. يُنَقَّى الجرافيت القُشيرى عادة إلى محتويات عالية للغاية من الكربون: 99 ٪ بالوزن كربون أو أعلى، وتستعمل هذه التنقية عملية كيميائية وأخرى حرارية؛ ولهذه الخطوات تأثير كبير على سعر المواد.

خصائص الجرافيت.png


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مقاومة الصهر

هذا الاستعمال النهائي بدأ قبل سنة 1900 باستخدام بوتقة من الگرافيت للإمساك بالفلز المنصهر; وهو الآن جزء صغير من المصاهر. وفي منتصف عقد 1980، ازدادت أهمية طوب الكربون-مغنسيت، وبعد ذلك بقليل شكل الألومينا-گرافيت. Currently the order of importance is alumina-graphite shapes, carbon-magnesite brick, monolithics (gunning and ramming mixes), and then crucibles. Crucibles began using very large flake graphite, and carbon-magnesite brick requiring not quite so large flake graphite; for these and others there is now much more flexibility in size of flake required, and amorphous graphite is no longer restricted to low-end refractories. Alumina-graphite shapes are used as continuous casting ware, such as nozzles and troughs, to convey the molten steel from ladle to mould, and carbon magnesite bricks line steel converters and electric arc furnaces to withstand extreme temperatures. Graphite Blocks are also used in parts of فرن لافح linings where the high thermal conductivity of the graphite is critical. High-purity monolithics are often used as a continuous furnace lining instead of the carbon-magnesite bricks. The U.S. and European refractories industry had a crisis in 2000-2003, with an indifferent market for steel and a declining refractory consumption per tonne of steel underlying firm buyouts and many plant closings. Many of the plant closings resulted from the RHI acquisition of Harbison-Walker Refractories; some plants had their equipment auctioned off. Since much of the lost capacity was for carbon-magnesite brick, graphite consumption within refractories area moved towards alumina-graphite shapes and monolithics, and away from the brick. المصدر الرئيسي لطوب الكربون-مغنسيت هو الصين. Almost all of the above refractories are used to make steel and account for 75% of refractory consumption; the rest is used by a variety of industries, such as cement. According to the USGS, 2006 U.S. natural graphite consumption in refractories was 11,000 tonnes and in 2005 11,800 tonnes.

صناعة الصلب

Natural graphite in this end use mostly goes into carbon raising in molten steel, although it can be used to lubricate the dies used to extrude hot steel. Supplying carbon raiser is very competitive, therefore subject to cut-throat pricing from alternatives such as synthetic graphite powder, petroleum coke, and other forms of carbon. A carbon raiser is added to increase the carbon content of the steel to the specified level. A GAN consumption estimate based on USGS U.S. graphite consumption statistics indicates that 10,500 tonnes was used in this fashion in 2005.

كساء المكابح

Rotating graphite stereogram

Intercalated graphite

المقالة الرئيسية: Graphite intercalation compound
Structure of CaC6

وسائط

المقالة الرئيسية: Nuclear graphite


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

انظر أيضاً

المصادر

الموسوعة المعرفية الشاملة

  • C.Michael Hogan, Marc Papineau et al., Phase I Environmental Site Assessment, Asbury Graphite Mill, 2426-2500 Kirkham Street, Oakland, California, Earth Metrics report 10292.001, December 18, 1989
  • Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985) Manual of Mineralogy: after Dana 20th ed. ISBN 0-471-80580-7
  • Taylor, Harold A., "Graphite", Financial Times Executive Commodity Reports (London: Mining Journal Books ltd.) 2000 ISBN 1-84083-332-7
  • Taylor, Harold A., "Graphite", Industrial Minerals and Rocks, 7th ed. (Littleton, CO AIME-Society of Mining Engineers) 2005 ISBN 0-87335-233-5

قراءات للإستزادة

  • C.Michael Hogan, Marc Papineau et al. (December 18, 1989). 'Phase I Environmental Site Assessment, Asbury Graphite Mill, 2426-2500 Kirkham Street, Oakland, California, Earth Metrics report 10292.001'. 
  • Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985). Manual of Mineralogy: after Dana (20th ed.). ISBN 0-471-80580-7. 
  • Taylor, Harold A. (2000). Graphite. Financial Times Executive Commodity Reports. London: Mining Journal Books ltd. ISBN 1-84083-332-7. 
  • Taylor, Harold A. (2005). Graphite. Industrial Minerals and Rocks (7th ed.). Littleton, CO: AIME-Society of Mining Engineers. ISBN 0-87335-233-5. 

وصلات خارجية