คุณรู้จักกราไฟต์เกล็ดบ้างไหม? วัฒนธรรมและการศึกษา: คุณสามารถเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานของกราไฟต์เกล็ดได้

สำหรับการค้นพบและการใช้กราไฟต์เกล็ด มีกรณีศึกษาที่บันทึกไว้อย่างดี โดยหนังสือเล่มแรกคือหนังสือซุยจิงจู ซึ่งระบุว่า “มีภูเขากราไฟต์อยู่ข้างแม่น้ำลั่วสุ่ย” หินทั้งหมดเป็นสีดำ ดังนั้นหนังสือจึงหายาก และกราไฟต์ที่นี่จึงมีชื่อเสียง หลักฐานทางโบราณคดีแสดงให้เห็นว่าเมื่อกว่า 3,000 ปีที่แล้ว ในสมัยราชวงศ์ชาง จีนใช้กราไฟต์ในการเขียนตัวอักษร ซึ่งใช้ต่อเนื่องมาจนถึงปลายราชวงศ์ฮั่นตะวันออก (ค.ศ. 220) ต่อมากราไฟต์ถูกแทนที่ด้วยหมึกยาสูบสน ในช่วงสมัยเต้ากวงของราชวงศ์ชิง (ค.ศ. 1821-1850) ชาวนาในเมืองเฉินโจว มณฑลหูหนาน ขุดกราไฟต์เกล็ดมาใช้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งเรียกว่า “คาร์บอนน้ำมัน”

ชื่อภาษาอังกฤษของกราไฟต์มาจากคำภาษากรีกว่า “graphite in” ซึ่งหมายถึง “การเขียน” โดยนักเคมีและนักแร่ชาวเยอรมัน เอจี เวอร์เนอร์ เป็นผู้ตั้งชื่อในปี 1789

สูตรโมเลกุลของกราไฟต์เกล็ดคือ C และน้ำหนักโมเลกุลคือ 12.01 กราไฟต์ธรรมชาติมีสีดำเหล็กและสีเทาเหล็ก มีริ้วสีดำสดใส มีความมันวาวแบบโลหะ และทึบแสง ผลึกอยู่ในกลุ่มผลึกหกเหลี่ยมแบบสองโคนที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นผลึกแผ่นหกเหลี่ยม รูปแบบซิมเพล็กซ์ทั่วไป ได้แก่ แบบขนานสองด้าน แบบหกเหลี่ยมสองโคน และแบบเสาหกเหลี่ยม แต่รูปแบบผลึกที่สมบูรณ์นั้นหายาก และโดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นเกล็ดหรือรูปแผ่น พารามิเตอร์: a0=0.246nm, c0=0.670nm โครงสร้างแบบชั้นทั่วไป ซึ่งอะตอมของคาร์บอนเรียงตัวเป็นชั้น และแต่ละอะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกับอะตอมที่อยู่ติดกันอย่างเท่าเทียมกัน และคาร์บอนในแต่ละชั้นเรียงตัวเป็นวงแหวนหกเหลี่ยม วงแหวนหกเหลี่ยมของคาร์บอนในชั้นบนและล่างที่อยู่ติดกันจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางขนานกับระนาบตาข่ายแล้วซ้อนกันเพื่อสร้างโครงสร้างแบบชั้น ทิศทางและระยะการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันนำไปสู่โครงสร้างโพลีมอร์ฟิกที่แตกต่างกัน ระยะห่างระหว่างอะตอมคาร์บอนในชั้นบนและชั้นล่างมีขนาดใหญ่กว่าระยะห่างระหว่างอะตอมคาร์บอนในชั้นเดียวกันมาก (ระยะห่าง CC ในชั้น = 0.142 นาโนเมตร, ระยะห่าง CC ระหว่างชั้น = 0.340 นาโนเมตร) ความหนาแน่นจำเพาะ 2.09-2.23 และพื้นที่ผิวจำเพาะ 5-10 ตารางเมตรต่อกรัม ความแข็งไม่สม่ำเสมอ ระนาบการแตกตัวในแนวตั้งมี 3-5 ระนาบ และระนาบการแตกตัวในแนวขนานมี 1-2 มวลรวมมักเป็นเกล็ด เป็นก้อน และเหมือนดิน เกล็ดกราไฟต์มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี เกล็ดแร่โดยทั่วไปทึบแสงภายใต้แสงส่องผ่าน เกล็ดที่บางมากจะมีสีเขียวเทาอ่อน เป็นแบบแกนเดียว มีดัชนีหักเห 1.93 ~ 2.07 ภายใต้แสงสะท้อน จะมีสีน้ำตาลเทาอ่อน มีการสะท้อนแสงหลายสีอย่างชัดเจน Ro สีเทาปนน้ำตาล Re สีน้ำเงินเทาเข้ม การสะท้อนแสง Ro23 (สีแดง) Re5.5 (สีแดง) มีการสะท้อนแสงสีและการสะท้อนสองครั้งอย่างชัดเจน มีความไม่สม่ำเสมอและการโพลาไรซ์สูง ลักษณะเด่น: สีดำเหมือนเหล็ก ความแข็งต่ำ มีรอยแตกละเอียดสมบูรณ์แบบ ยืดหยุ่น ลื่นมือ ติดมือได้ง่าย หากนำอนุภาคสังกะสีที่ชุบด้วยสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตไปวางบนกราไฟต์ จะเกิดการตกตะกอนของจุดทองแดงโลหะ ในขณะที่โมลิบดีไนต์ซึ่งมีลักษณะคล้ายกันจะไม่เกิดปฏิกิริยาเช่นนี้

กราไฟต์เป็นไอโซโทปหนึ่งของธาตุคาร์บอน (ไอโซโทปอื่นๆ ได้แก่ เพชร คาร์บอน 60 ท่อนาโนคาร์บอน และกราฟีน) โดยที่ขอบของแต่ละอะตอมคาร์บอนจะเชื่อมต่อกับอะตอมคาร์บอนอีกสามอะตอม (รูปหกเหลี่ยมจำนวนมากเรียงตัวกันเป็นรูปทรงรังผึ้ง) เพื่อสร้างโมเลกุลแบบพันธะโควาเลนต์ เนื่องจากแต่ละอะตอมคาร์บอนปล่อยอิเล็กตรอนออกมา อิเล็กตรอนเหล่านั้นจึงสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นกราไฟต์แบบเกล็ดจึงเป็นตัวนำไฟฟ้า ระนาบการแตกตัวส่วนใหญ่เกิดจากพันธะโมเลกุล ซึ่งมีแรงดึงดูดต่อโมเลกุลค่อนข้างอ่อน ดังนั้นกราไฟต์แบบเกล็ดจึงลอยตัวได้ดีมาก เนื่องจากลักษณะการเชื่อมต่อแบบพิเศษของกราไฟต์แบบเกล็ด เราจึงไม่สามารถคิดว่ากราไฟต์แบบเกล็ดเป็นผลึกเดี่ยวหรือผลึกผสมได้ ปัจจุบันโดยทั่วไปถือว่ากราไฟต์แบบเกล็ดเป็นผลึกผสมชนิดหนึ่ง