ГРАФИТ

(хим.) — вещество серого цвета с металлическим блеском, или кристаллического, или волокнистого сложения, жирное на ощупь, удельного веса от 1,9 до 2,6. Вследствие мягкости и легкости, с которой Г. чертит бумагу и т. п., он был известен и употреблялся давно, но прежде его смешивали со свинцом, на что указывает его древнее название plumbago (plumbum — свинец), до сих пор сохранившееся во французском языке — plombagine. Как отдельный минерал, Г. впервые отличен Gesner'ом в 1565 г. Имя Г. дано ему Вернером. Шееле в 1779 г. показал, что Г. есть род минерального угля, тем, что, окисляя его азотной кислотой, получил углекислоту. Природный Г. не представляет собою чистого углерода, но есть смесь собственно Г., окисей железа, хрома и титана, кремнезема, глинозема и извести. Эти последние вещества и составляют золу, получаемую при сжигании Г. Прокаливанием в пламени паяльной трубки Г. можно сжечь, но часто это труднее сделать, чем с алмазом. При нагревании со смесью двухромокалиевой соли и серной кислоты Г. растворяется, окисляясь. Для получения совершенно чистого Г. минерал сначала перемалывают и промывают для удаления землистых примесей и затем по способу Броди, смешивая с ¹/₁₂ частью его веса бертолетовой соли, обливают двойным по весу количеством крепкой серной кислоты и нагревают до окончания выделения пахучих газов; по охлаждении смесь бросают в воду и промывают; затем Г. просушивают и прокаливают до краснокалильного жара; Г. при этом увеличивается в объеме, превращается в чрезвычайно мелкий порошок, который промывают и просушивают. Совершенно чистый Г. отличается стойкостью по отношению к жару и действию химических реактивов. Лишь такое сильное окислительное средство, как повторная обработка горячей (60°) смесью азотной кислоты с бертолетовой солью, дало возможность Броди окислить Г. При этом получилось вещество состава С₁₁Н₄О₆ — графитовая кислота, в чистом состоянии представляющая ярко-желтые блестящие листочки, мало растворимые в воде, при накаливании разлагающиеся с выделением газов, при чем остается мелкий, объемистый угольный порошок.При встряхивании с баритовой водой графитовая кислота дает соль Ва(С₁₁Н₃О₆)₂, которая при нагревании сильно взрывает. Сернистые аммоний и калий обращают графитовую кислоту в графитоподобное тело. Г. может быть получен искусственно, что служит наилучшим доказательством, что Г. есть одно из видоизменений, в которых является элемент углерод. Электрический ток от сильной (600 эл. Бунзена) батареи, накаливая в безвоздушном пространстве угольную палочку, заставляет часть ее вещества улетучиваться и осаждаться в форме Г. Добрэ получил Г. действием металлического железа на сероуглероде при высокой температуре. С. Клер-Де-Вилль получил Г., пропуская пары четыреххлористого углерода через накаленные железные трубки. При медленном охлаждении расплавленного чугуна часть угля, находящегося в растворенном состоянии в чугуне, выделяется в виде Г. В заключение заметим, что Г. находится часто в метеоритах.

В. А. Яковлев. Δ.

Графит. — Кристаллическая система одноклиномерная; по наружному виду кристаллы Г. напоминают шестиугольные пластинки форм гексагональной системы, к которой его еще сравнительно недавно и причисляли. Г. не плавок, сгорает труднее, нежели алмаз. Спайность ясно выражена параллельно основному пинакоиду. Цвет Г. свинцово-серый или черный с металлическим отблеском. В природе Г. встречается или в виде отдельных кристаллов, включенных в горной породе, или в виде сплошных масс скрытокристаллического сложения. Лучшие кристаллы Г. в России встречаются в кристаллических известняках острова Паргаса (в Ботническом заливе); сплошными массами он залегает у нас в Тункинских горах (Иркутской губ.), на Нижней Тунгуске (Енисейской губ.) и в других местах европейской и азиатской России; два месторождения, выше названные, характеризуются особенною чистотою Г.; первое из них было разрабатываемо Алибером, второе — Сидоровым. Г. употребляется для выделки огнепостоянных тиглей и карандашей (см.).

        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.