Что касается открытия и использования чешуйчатого графита, то существует хорошо задокументированный случай, когда в первой книге «Шуйцзин Чжу» говорится: «Рядом с рекой Лошуй находится графитовая гора». Камни там все черные, поэтому в книгах их мало, и именно поэтому они славятся своим графитом. Археологические находки показывают, что еще более 3000 лет назад, во времена династии Шан, Китай использовал графит для написания иероглифов, и эта практика продолжалась до конца династии Восточная Хань (220 г. н.э.). Графит в качестве чернил для книг был заменен чернилами из соснового табака. В период Даогуан династии Цин (1821-1850 гг. н.э.) крестьяне в Чэньчжоу, провинция Хунань, добывали чешуйчатый графит в качестве топлива, которое называлось «углеродным маслом».
Английское название графита происходит от греческого слова «graphite in», что означает «писать». Графит был назван немецким химиком и минералогом А.Г. Вернером в 1789 году.
Молекулярная формула чешуйчатого графита — C, а его молекулярная масса — 12,01. Природный графит имеет железистую чернь и стальной серый цвет, с яркими черными прожилками, металлическим блеском и непрозрачностью. Кристалл относится к классу сложных гексагональных биконических кристаллов, представляющих собой гексагональные пластинчатые кристаллы. К распространенным простым формам относятся параллельные двусторонние, гексагональные биконические и гексагональные колонны, но цельная кристаллическая форма встречается редко и обычно имеет чешуйчатую или пластинчатую форму. Параметры: a0 = 0,246 нм, c0 = 0,670 нм. Типичная слоистая структура, в которой атомы углерода расположены слоями, причем каждый атом углерода одинаково связан с соседним атомом углерода, а атомы углерода в каждом слое расположены в виде гексагонального кольца. Гексагональные кольца атомов углерода в верхнем и нижнем соседних слоях взаимно смещены в направлении, параллельном плоскости сетки, и затем уложены друг на друга, образуя слоистую структуру. Различные направления и расстояния смещения приводят к различным полиморфным структурам. Расстояние между атомами углерода в верхнем и нижнем слоях значительно больше, чем между атомами углерода в одном слое (межплоскостное расстояние между слоями = 0,142 нм, межплоскостное расстояние между слоями = 0,340 нм). Удельная плотность 2,09-2,23, удельная площадь поверхности 5-10 м²/г. Твердость анизотропная, вертикальная плоскость скола 3-5, параллельная плоскость скола 1-2. Агрегаты часто чешуйчатые, комковатые и землистые. Графитовые чешуйки обладают хорошей электро- и теплопроводностью. Минеральные чешуйки, как правило, непрозрачны в проходящем свете, чрезвычайно тонкие чешуйки светло-зелено-серые, одноосные, с показателем преломления 1,93 ~ 2,07. При отражении света они имеют светло-коричнево-серый цвет с явным многоцветным отражением, Ro – серый с коричневым оттенком, Re – темно-сине-серый, отражательная способность Ro23 (красный), Re5,5 (красный), явное цветовое отражение и двойное отражение, сильная неоднородность и поляризация. Идентификационные особенности: железистая чернь, низкая твердость, группа образцов с чрезвычайно совершенной спайностью, гибкость, скользкая поверхность, легко пачкает руки. Если частицы цинка, смоченные раствором сульфата меди, поместить на графит, могут образоваться металлические медные пятна, тогда как молибденит, подобный ему, такой реакции не вызывает.
Графит — это аллотроп элементарного углерода (другие аллотропы включают алмаз, углерод-60, углеродные нанотрубки и графен), и периферия каждого атома углерода соединена с тремя другими атомами углерода (множество шестиугольников, расположенных в виде сот), образуя ковалентные молекулы. Поскольку каждый атом углерода испускает электрон, эти электроны могут свободно перемещаться, поэтому чешуйчатый графит является электрическим проводником. Плоскость скола определяется преимущественно молекулярными связями, которые обладают слабым притяжением к молекулам, поэтому его естественная плавучесть очень хороша. Из-за особого способа связывания чешуйчатого графита нельзя считать его монокристаллом или поликристаллом. В настоящее время обычно считается, что чешуйчатый графит представляет собой смешанный кристалл.
Дата публикации: 04.11.2022