Графит это минерал, простое вещество, в природе встречается в свободном состоянии, имеет химическую формулу С.
Применяется как материал для получения высокотемпературных тиглей, в изготовлении высокотемпературной смазки, карандашей и т.д.
Что такое минерал графит
Название графита происходит от греч. слова графо — пишу. Среди графитов различают графитит — скрытокристаллическую разность.
И шунгит — аморфную разность (очевидно, продукт естественного коксования угля).
Химический состав: графит редко бывает чистым. Обычно он содержит до 10—20% SiО2, Аl2О3, FeO, MgO, а также Н2О, битумы и газы (до 20%).
Структурная ячейка состоит из 4С. Пространственная группа D⁴6h — Р63/mmс. Графит имеет слоистую решетку.
Его структура характеризуется плотным размещением атомов углерода в параллельных плоскостях.
В каждом слое атомы расположены по углам правильных шестиугольников и имеют трех соседей на расстоянии 1,42 А.
Между атомами одного слоя существует очень прочная связь.
Слои удалены друг от друга на 3,39 А, и связь между ними более слабая.
Особенностями кристаллической структуры графита обусловлен целый ряд его физических признаков, в частности совершенная спайность по (0001), сильная оптическая анизотропия и т. д.
Агрегаты и габитус графита. В большинстве случаев графит встречается в виде пластинчатых и тонкочешуйчатых агрегатов с главными формами {0001}, {1120}, {1011}, {2245}, {1121}.
Кристаллы графита встречаются очень редко. Хорошо образованные кристаллы известны только в известняках и имеют вид шестиугольных пластинок или табличек.
Как определить графит
Применение паяльной трубки: не плавится.
При нагревании с калиевой селитрой порошок графита вспыхивает и сгорает в СО2.
С азотной кислотой HNO3 и бертолетовой солью порошковидные или тонкопластинчатый графит образует графитовую кислоту. В кислотах не растворяется.
Отличие от сходных минералов. От похожего на него молибденита (MoS2) графит отличается более темным, железо-черным цветом и более слабым блеском, низкой плотностью а также тем, что растирается в порошок.
Образование и месторождения
С промышленной точки зрения графиты принято делить на 3 категории:
1) явнокристаллические,
2) скрытокристаллические графиты,
3) графитоиды.
Явнокристаллические графиты
К явнокристаллическим принадлежат графиты, состоящие из кристаллов, которые видны невооруженным глазом или под микроскопом (средняя величина — свыше 1 мк).
Среди них встречаются массивно-кристаллические разности, представляющие собой массу, сложенную графитовыми кристаллами, плотно прилегающими друг к другу.
Для этих разностей наиболее типична лучистая ориентировка кристаллов.
Промышленные месторождения массивно-кристаллических графитов встречаются редко.
К ним относятся месторождения Цейлона и Ботогольское в России.
Второй разностью явнокристаллических графитов являются чешуйчатые графиты, сложенные отдельными кристаллами или их параллельными сростками, которые имеют форму пластинок или листочков.
Чешуйчатый графит чаще всего связан с метаморфическими горными породами. Месторождения его известны на Мадагаскаре, в Баварии, на п-ве Индокитай.
В России они развиты в Мурзинско-Кыштымской зоне на Среднем Урале, а на Украине — в пределах Украинского кристаллического массива.
Скрытокристаллические графиты
Скрытокристаллические разности графита сложены кристаллами величиной от 10⁻⁴ до 10⁻⁶ см, их нельзя различить в плотной массе даже под микроскопом.
Скрытокристаллические разности возникают в результате неглубокого метаморфизма горных пород, содержащих органические остатки.
Такие графиты известны в Тунгусском угольном бассейне, в зоне контакта углей с трапповыми интрузиями.
Графитоиды
Графитоиды образуют переходную группу к углю. Сюда относятся графитистые, сильно метаморфизованные антрациты штат Род-Айленд в США.
Где один и тот же пласт разрабатывается для добывания графита и антрацита) и антраксолиты конечные продукты коксования под давлением плавких органических веществ (например, жильные разности онежского шунгита).
Контактово-пневматолитовые месторождения
Промышленные типы графитовых месторождений связаны с магматическими, контактово-пневматолитовыми и метаморфическими процессами.
В магматических месторождениях графит является продуктом магматической кристаллизации.
Он имеет вид рассеянных чешуек или мелких линз,, прожилок, неправильных гнезд и штокоподобных тел.
Графит магматического происхождения относится к высококачественным чешуйчатым разновидностям (Ботогольское месторождение в Восточной Сибири, генетически связанное с нефелиновыми сиенитами).
Контактово-пневматолитовые месторождения графита возникают на контакте известняков с интрузивными породами.
В этом случае на контакте развивается типичный комплекс минералов скарнов (форстерит, диопсид, тремолит, везувиан, гранат, скаполит, апатит и флогопит).
Графит образует здесь штокоподобные и неправильные тела, а также рассеянные агрегаты. В этих месторождениях, как и в магматических, графит возникает по такой возможной реакции:
СО + Н2 ⇄ С + Н2О или СО2 + 2Н2 ⇄ С4 + 2Н2О.
Графит контактово-пневматолитового происхождения относится к высококачественным кристаллически-чешуйчатым сортам.
Он известен в месторождениях Канады (Квебек).
Метаморфические месторождения
Метаморфические месторождения графита образуются за счет метаморфозы осадочных пород, содержащих пропластки органических остатков (уголь, битумы).
Среди них могут быть выделены собственно метаморфические месторождения, которые залегают в кристаллических сланцах и гнейсах, и месторождения, обусловленные метаморфизмом пластов каменного угля.
В собственно метаморфических месторождениях графит отмечается в рассеянном состоянии в виде породообразующего минерала.
Графит метаморфических месторождений также является высококачественной чешуйчатой разностью.
Он распространен в месторождениях Украинского кристаллического массива (Завальевское, Петровское).
Месторождения графита, связанные с метаморфизацией пластов и пропластков каменного угля, образуют мощные пластоподобные тела.
Возникновение графита происходит здесь благодаря эманациям, которые проникают в горные породы. Графит этих месторождений относится к аморфным разностям.
Он встречается в Курейском месторождении, а также в ряде месторождений Урала (Боевское и Полтаво-Брединское).
Применение
Графит широко используется для изготовления графитовых тиглей, необходимых для выплавки цветных металлов и некоторых специальных сортов стали.
А также для изготовления электродов и щеток для электрических машин в атомных реакторах; он применяется как смазка для машин, в красильном деле, в производстве карандашей и т. д.
Искусственное — получение. Графит получают из угли (антрацита) в электрической печи при высоких температурах.