关于鳞片石墨的发现和利用,有据可查的案例,最早见于《水经注》一书,文中称“洛水之滨有石墨山,其山岩皆黑,故书能疏,故以产石墨而著称。”考古发现表明,早在3000多年前的商代,中国就使用石墨书写文字,一直延续到东汉末年(公元220年),石墨作为书墨被松烟墨所取代。清道光年间(公元1821-1850年),湖南郴州农民开采鳞片石墨作燃料,称其为“油炭”。
石墨(Graphite)的英文名来源于希腊语“graphite in”,意为“书写”,由德国化学家、矿物学家A. G.韦尔纳(A. G. Werner)于1789年命名。
鳞片石墨的分子式为C,分子量为12.01。天然石墨呈铁黑色和钢灰色,带有亮黑色条纹,金属光泽,不透明。该晶体属于复六方双锥晶体类,为六方板状晶体。常见的单晶形态有平行双面、六方双锥和六方柱状,但完整的晶形罕见,一般呈鳞片状或板状。参数:a0=0.246nm,c0=0.670nm。典型的层状结构,碳原子呈层状排列,每个碳原子与相邻的碳原子均等连接,每层碳原子呈六方环状排列。上下相邻层碳原子的六方环沿平行于网格平面的方向相互错动,进而堆叠形成层状结构。不同的错动方向和距离导致不同的多晶型结构。上下层碳原子间的距离远大于同层碳原子间的距离(层内CC间距=0.142nm,层间CC间距=0.340nm)。比重2.09~2.23,比表面积5~10m2/g。硬度各向异性,垂直解理面3~5个,平行解理面1~2个。集合体常呈鳞片状、块状、土状。石墨片具有良好的导电性和导热性。矿物片在透射光下一般不透明,极薄片呈淡绿灰色,单轴,折射率1.93~2.07。反射光下呈浅棕灰色,有明显的反射多色,Ro灰中带棕,Re深蓝灰色,反射率Ro23(红色)、Re5.5(红色),反射色明显,双反射,异质性强,偏振性强。识别特征:铁黑色,硬度低,有一组极其完美的解理,柔韧性好,手感滑溜,易沾手。用硫酸铜溶液润湿的锌粒放在石墨上,可析出金属铜点,而与之相似的辉钼矿则无此反应。
石墨是元素碳的同素异形体(其他同素异形体包括金刚石、碳60、碳纳米管和石墨烯),每个碳原子的外围都与另外三个碳原子连接(多个六边形呈蜂窝状排列),形成共价分子。由于每个碳原子放出一个电子,这些电子可以自由移动,所以鳞片石墨是电导体。解理面以分子键为主,分子间吸引力较弱,因此其天然的可浮性很好。由于鳞片石墨特殊的键合方式,我们不能认为鳞片石墨是单晶或多晶,现在一般认为鳞片石墨是一种混晶。
发布时间:2022年11月4日