Графит

(нем. Graphit, от греч. grapho — пишу)

        минерал, гексагональная кристаллическая модификация чистого углерода, наиболее устойчивая в условиях земной коры. Хорошо образованные кристаллы редки, форма их обычно пластинчатая. Чаще природный Г. представлен листочками без кристаллографических очертаний и их агрегатами. Кристаллическая решётка Г. — слоистого типа (см. рис.). В слоях атомы С расположены в узлах гексагональных ячеек слоя. Каждый атом С окружен тремя соседними с расстоянием 1,42 Å. Слои располагаются параллельно на расстоянии 3,55 Å, с симметрической повторяемостью через один, т. к. они взаимно смещены. Связь между атомами С в одном слое прочная, ковалентного типа; между слоями — слабая, остаточно-металлического типа. Особенности структуры Г. и наличие разного типа связей обусловливают анизотропию (См. Анизотропия) ряда физических свойств. Так, остаточно-металлическая связь даёт непрозрачность, металлический блеск и высокую электропроводность. От слабой связи между атомными слоями зависит также характерная для Г. спайность по одному направлению. Плотность 2230 кг/м³. Твёрдость благодаря лёгкости разрыва между сетками, перпендикулярными плоскости (0001), равна 1 по минералогической шкале; в самом слое твёрдость высокая — 5,5 и выше. Большой прочностью связи между атомами самой сетки объясняется высокая температура плавления Г. (3850 ± 50°С). Г. хорошо проводит электричество (электрическое сопротивление кристаллов 0,42^.10^-4 ом/м). Графитовые порошки и блоки имеют значительно большее сопротивление и тем большее, чем выше их дисперсность (до 8–20^.10^-4 ом/см). Г. — магнитноанизотропен, кислотоупорен, окисляется только при высоких температурах, но растворяется в расплавленном железе и сгорает в расплавленной селитре. Г. обладает низким сечением захвата тепловых нейтронов, легко обрабатывается. Свойства Г. значительно изменяются при облучении нейтронами: увеличиваются электросопротивление, модуль упругости и твёрдости; теплопроводность уменьшается приблизительно в 20 раз.

         Различают месторождения кристаллического Г., связанного с магматическими горными породами или кристаллическими сланцами, и месторождения скрытокристаллического Г., образовавшегося при метаморфизме углей. В магматических горных породах Г. кристаллизуется из расплава и отмечается в виде отдельных чешуек и скоплений (гнёзда и штоки) разной величины и разного содержания (например, Ботогольское месторождение в Бурятской АССР, где разрабатывают участки чистого Г. без обогащения). Г. добывают в основном из кристаллических сланцев, образовавшихся в результате глубокого метаморфизма глин, содержащих битуминозные вещества. Содержание Г. в кристаллических сланцах достигает 3–10–20% и более. Графитовую чешуйку из руды извлекают флотацией. В СССР Г. добывается на Украине; за рубежом — в Чехословакии, Австрии, ФРГ, Финляндии, Малагасийской Республике, на Цейлоне.

         Скрытокристаллический Г. образуется при изменении пластов угля под воздействием магматических пород. В месторождениях этого типа содержание углерода 60–85:; руды используются без обогащения. Крупные месторождения такого Г. известны в СССР на Урале и в Красноярском крае; за рубежом — в Мексике, в Южной Корее и др.

         Наряду с природными Г. к кристаллической разновидности принадлежат также искусственные (доменный и карбидный Г.). Доменный Г. выделяется при медленном охлаждении больших масс чугуна, карбидный — при термическом разложении карбидов. К скрытокристаллической разновидности относится Г., получаемый в электрических печах путём нагревания углей до температуры более 2200⁰C.

         Благодаря совокупности ценных физико-химических свойств Г. применяют во многих областях современной промышленности. Высокая жаропрочность обусловливает использование Г. в производстве огнеупорных материалов и изделий: литейных форм, плавильных тиглей, керамики, противопригарных красок в литейном деле и пр. Искусственный кусковой Г. применяют как эрозионностойкие покрытия для сопел ракетных двигателей, камер сгорания, носовых конусов и для изготовления некоторых деталей ракет. Вследствие высокой электропроводности его широко используют для изготовления электротехнических изделий и материалов: гальванических элементов, щелочных аккумуляторов, электроизделий, скользящих контактов, нагревателей, проводящих покрытий и пр. Благодаря химической стойкости Г. применяют в химическом машиностроении в качестве конструкционных материалов (производство плит для футеровки, труб, теплообменников и пр.). Малый коэффициент трения Г. позволяет использовать его для изготовления смазочных и антифрикционных изделий. Блоки из очень чистого искусственного Г. используют в ядерной технике как замедлители нейтронов. Тонкоизмельчённый скрытокристаллический Г. в виде суспензии применяется для предупреждения образования накипи на стенках паровых котлов. Г. также применяют для производства карандашей и красок. Все перечисленные области применения Г. предъявляют очень разнообразные требования к его качеству (чистоте, величине кристаллов, форме частиц и т. п.), поэтому Г. разных типов не всегда могут быть взаимозаменяемыми.

         Среди социалистических стран по размерам добычи Г. выделяются СССР и Чехословакия. В капиталистическом мире наибольшие количества Г. дают. Южная Корея, Мексика, Австрия, ФРГ. Лучшие сорта крупнокристаллического Г. (в небольших количества) добывают Цейлон и Малагасийская Республика.

         Лит.: Веселовский В. С., Графит, 2 изд., М. 1960.

         Р. В. Лобзова.

        

        Рис. к ст. Графит.