Grafito: densidad, propiedades, características de aplicación y tipos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El grafito es una sustancia que se produce de forma natural. Esta es una de las modificaciones del carbono, que se caracteriza por una determinada red cristalina. Esto determina las propiedades que tiene el grafito. El carbono se presenta en la naturaleza en dos formas principales. Estos son el grafito y el diamante. Su fórmula química es idéntica, pero sus propiedades físicas son radicalmente diferentes.

Es la estructura de la red cristalina la que afecta estas características. Tiene electrones libres que determinan las propiedades físicas de la materia. Vale la pena considerar con más detalle el grafito, cuya densidad, tipos y alcance son interesantes para muchas industrias.

Características básicas

El grafito es una sustancia gris con un brillo metálico. Tiene una alta conductividad térmica (3,55 W/grado/cm). Debido a esto, el grafito se usa activamente en varias industrias. Esta cifra es superior a la de un ladrillo, lo que se explica por la presencia de electrones móviles en la red cristalina. También contribuyen a una buena conductividad eléctrica. En todos los estados de agregación, esta sustancia se caracteriza por una baja resistencia a la corriente (de 0,4 a 0,6 ohmios).

El grafito es una sustancia inerte que no se disuelve con componentes químicamente activos. Esto es posible solo cuando ingresa al medio de metal fundido con un alto punto de ebullición. El grafito bajo tales condiciones se derrite completamente, formando carburos.

El bajo coeficiente de fricción y el alto punto de fusión dan como resultado buenas propiedades de sellado. La densidad del grafito (kg/m3) es 2,23, pero al mismo tiempo, el material se dobla y se corta bien.

Estructura

Teniendo en cuenta la densidad del grafito, así como sus propiedades y tipos, es necesario prestar atención a su estructura. Esta es una sustancia en capas. Sus átomos de carbono se alinean en una red cristalina en forma de panal. Los hexágonos en una capa encajan perfectamente entre sí. Sin embargo, la relación entre cada nivel es débil. Es esta característica la que facilita la rotura del grafito.

En la escala de Mohs, la dureza del material es uno. A modo de comparación, este indicador es 10 para el diamante y 5 para el gres porcelánico. A una temperatura de 1500 ° C, según los científicos, la red cristalina de grafito se puede transformar en diamante.

Durante el procesamiento industrial, la estructura de la materia cambia. Al mismo tiempo, los diferentes grados de grafito tienen diferentes propiedades. Si el material extraído no ha sido procesado artificialmente, es un tipo de sustancia natural.

Grafito natural

El grafito, cuya densidad y propiedades difieren significativamente según la marca del fabricante, se encuentra en condiciones naturales en 2 variantes principales. primer tipollamado hexagonal. Tiene una red cristalina en la que la mitad de los átomos de cada capa están por encima y por debajo del centro del hexágono.

La segunda modificación es romboédrica. Cada cuarta capa repite la primera. Esta modificación ocurre en la naturaleza solo en forma de impurezas. Si esta sustancia se calienta a una temperatura de 2500-3300 K, su red cristalina se convertirá en hexagonal. En condiciones naturales, el material se encuentra más a menudo en esta forma.

Composición

En la naturaleza, el grafito nunca se encuentra en su forma pura. Contiene una cantidad bastante grande de ceniza (a veces hasta un 20%). Se compone de muchos compuestos diferentes (FeO, MgO, CuO, CaO, etc.). Los gases pueden ocupar hasta un 2% de la masa del grafito natural. También pueden estar presentes betún y agua.

La densidad del polvo de grafito varía según la dispersión, la presencia de poros. El valor anterior se puede reducir a 2,09 kg/m3. El grafito es grasoso al tacto. Si lo toma con las manos, quedará una marca característica en sus dedos. Por lo tanto, las varillas para un lápiz simple se crean a partir de dicho material. Deja una marca clara en el papel.

Grafito artificial

Para la producción, es muy importante considerar cuál es la densidad del grafito. La física deja claro que cuanto mayor es la densidad de esta sustancia, mayor es su conductividad térmica. El grafito artificial se caracteriza por su alta pureza (hasta el 99%). También aumenta considerablemente la densidad del material.

La producción de grafito refinado se lleva a cabo por influencias termoquímicas y termomecánicas. Para cada rama de producción, se produce una sustancia con un determinado conjunto de cualidades. Esto permite satisfacer las necesidades de la industria en grafito con determinadas características físicas.

El etiquetado de sustancias artificiales incluye un desglose de los tipos de materiales por destino. Los hay de fundición, electrocarbono, batería, elemental, lubrificante y lápiz de grafito. También se utilizan grados especiales en los reactores nucleares.

Ámbito de aplicación

Durante la producción, se establecen ciertas propiedades del grafito. El uso de esta sustancia depende totalmente de ellos. El grafito se utiliza en metalurgia en la fabricación de moldes refractarios o cucharones, recipientes. En el proceso de fundición, el polvo de la sustancia presentada se usa como lubricante. Uno de los componentes de los ladrillos refractarios también es el grafito. Se añade a la mezcla en la fabricación de plásticos.

Este material también se utiliza para la fabricación de contactos para electrodomésticos. Esto se ve facilitado por las propiedades conductoras de electricidad de la sustancia.

Los lápices de grafito son conocidos, quizás, por todos. Este material también se utiliza en la producción de algunos tipos de pinturas. En este caso, se utiliza grafito negro (y no gris). Esta pintura tiene propiedades anticorrosivas.

Los diamantes artificiales se obtienen del mineral natural presentado. Se usan cuandoproducción de herramientas de corte de alta resistencia. En ingeniería mecánica, el polvo de grafito actúa como material para cojinetes, así como para pistones y anillos de sellado. Como lubricante, es adecuado para procesar cadenas de bicicletas, resortes de automóviles, bisagras de puertas.

Incluso muchos medicamentos contienen grafito.

Aplicaciones alimentarias

La sustancia presentada también se usa ampliamente en la industria alimentaria. Para ello, durante la producción, se somete a ciertos procesos. La densidad del hierro, el alcohol etílico, el grafito y el azúcar, por razones obvias, es diferente. Pero el material presentado puede contener y ser parte de algunas sustancias. Se encuentra en parafinas, ésteres, alcohol e incluso azúcar.

Esto se puede verificar con un simple experimento. Primero necesitas tomar un trozo de azúcar. Se coloca sobre una tapa dura y se tapa con un tapón (puedes usar un dedal). Luego se calienta fuertemente el metal con el que se cubre el azúcar. Con el tiempo, saldrá humo acre de debajo del dedal. Si le acercas una cerilla, el gas se quemará.

Cuando el humo deja de salir, puedes quitar el dedal. Hay una masa negra en la tapa. Esto es carbón. Es el carbono del que está hecho el grafito.

Estar en la naturaleza

El grafito, cuya densidad depende de su pureza, se encuentra en la naturaleza en cantidades bastante grandes. Anualmente se extraen alrededor de 600 mil toneladas de esta sustancia en todo el mundo. El más largosus reservas se concentran en México, República Checa, China, Ucrania, Brasil, Rusia, Canadá y Corea del Sur.

Desde la antigüedad, los depósitos de grafito despertaron el interés de la humanidad. Hoy en día, estos recursos naturales se están desarrollando para proporcionar a la industria materiales con las cualidades requeridas. El grafito se encuentra en granitos, rocas calcáreas, mica o gneis en forma de inclusiones fibrosas o cristalinas. La minería se realiza a cielo abierto y métodos subterráneos.

Coste de grafito

El grafito, cuya densidad y pureza afectan su valor, ahora se vende a precios bastante razonables. En esto influye el tamaño de sus cristales, así como el contenido de carbono. Cuanto más alto es, más caro es el grafito. Con un contenido de carbono suficientemente alto, aumentan las propiedades físicas del material. Esto es valioso para la industria en una amplia variedad de industrias.

Hoy en día, el coste medio del grafito es de unos 45 rublos/kg. Si se procesó artificialmente, el costo aumenta significativamente. Además, el precio de un mineral natural depende de la ubicación del yacimiento.

Familiarizándonos con las principales propiedades y características del grafito, podemos concluir que tanto el coste como las cualidades técnicas del material dependen de su densidad. Por lo tanto, el mineral extraído en la naturaleza está sujeto a un procesamiento posterior. Esto realza sus cualidades.