Углерод: графит

• Графит имеет темно-серую окраску с металлическим блеском. Это слоистое кристаллическое вещество с гексагональной структурой. Атомные остовы углерода объединяются в макромолекулы С_2¥ , пред-ставляющие собой бесконечные слои из шестичленных колец или плас-тин. Межядерное расстояние равно 0, 143 нм. sp² - Гибридное состояние в этом случае стабилизируется ковалентной p-связью, образованной за счет четвертого электрона каждого из атомов структуры. p-Связь в гра-фите делокализована в пределах всей макромолекулы. Углеродные слои объединяются в кристаллическую решетку в основном за счет межмо-лекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил на расстоянии 0, 335 нм.

Структура графита Ориентация р-орбиталей углерода макромолекулы С_2¥

• Прочность химических связей в плоскости макромолекулы (716 кДж/моль) значительно больше, чем между слоями (всего 17 кДж/моль), поэтому графит мягок, обладает низкой прочностью и легко расщепляется на тонкие чешуйки, которые сами по себе очень прочные. Между отдельными пластинками в решетке имеются свободные элект-роны, сообщающие графиту электро- и теплопроводность, но ниже, чем у металлов. Плотность графита (2, 1 - 2, 5 г/см³) меньше, чем у алмаза; энтропия - больше и составляет 5, 74 Дж/град× моль.

• Графит является очень хрупким материалом. Его прочность при сжатии выше, чем при изгибе и растяжении. Для графита характерно увеличение прочности и модуля упругости при нагреве.

• Графит не плавится при атмосферном давлении, а при 3700 °С субли-мирует (испаряется), минуя стадию плавления, с затратой значительной тепловой энергии на этот процесс (жидкое состояние углерода может быть достигнуто лишь при 4000 °С и давлении выше 10 МПа). Качества природного графита невысоки, он содержит много примесей, порист. Поэтому его применяют лишь как антифрикционный материал и в элек-тротехнике.