Than chì, tính chất, cấu tạo & ứng dụng

THAN CHÌ
Bản chất, cấu tạo và ứng dụng
THAN CHÌ-
“Dạng thù hình” của cacbon
Than chì hay graphit (được đặt tên bởi Abraham Gottlob Werner năm 1789, từ tiếng Hy Lạp γραφειν = "để vẽ/viết", (vì các ứng dụng đầu tiên của nó trong các loại bút chì)
Than chì cùng với Kim cương là các dạng thù hình của cacbon; nhưng không giống như kim cương, graphit là một chất dẫn điện được sử dụng làm các điện cực của đèn hồ quang.
Phối hợp với các phụ gia khác, than chì còn giữ vai trò không thể thiếu trong các vật liệu composid, vỏ bọc bảo vệ lò phản ứng hạt nhân…
Tóm tắt tính chất vật lí
Than chì trong tự nhiên
Tính chất vật lí
độc đáo
Các thuộc tính âm học và nhiệt học của graphit là không đẳng hướng, vì các phonon lan truyền rất nhanh dọc theo các mặt phẳng liên kết chặt chẽ, nhưng lại chậm hơn khi lan truyền từ một mặt phẳng sang mặt phẳng khác.
Trong một tấm graphit định hướng, suất dẫn điện theo hướng song song với các tấm này lớn hơn so với suất dẫn điện theo hướng vuông góc với chúng.

cấu trúc tinh thể
Trong cấu trúc tinh thể của graphit, mỗi nguyên tử cacbon chiếm hữu một obitan sp2 lai. Các điện tử pi obitan phân bố ngang qua cấu trúc lục giác của nguyên tử cacbon góp phần vào tính dẫn điện của graphit.

Ứng dụng trong công nghiệp
Sự liên kết lỏng nẻo giũa các tấm trong graphit đóng góp vào một thuộc tính quan trọng trong các ngành công nghiệp khác - bột graphit được sử dụng như chất bôi trơn dạng khô. Các nghiên cứu gần đây cho rằng hiệu ứng gọi là siêu nhớt có thể cũng được tính cho hiệu ứng này.
Nó thông thường không được sử dụng trong dạng nguyên chất như là vật liệu có cấu trúc (ngoại trừ RCC) vì tính dễ vỡ của nó, nhưng các thuộc tính cơ học của các composit sợi cacbon và gang đúc xám chịu ảnh hưởng rất mạnh của graphit trong chúng.
Graphit cũng được sử dụng như là vỏ bọc (khuôn) và phần điều tiết trong các lò phản ứng nguyên tử. Thuộc tính cho nơtron đi qua rất ít theo mặt cắt ngang làm cho nó cũng được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân.
Khai thác than chì
Các khoáng vật thường đi kèm với than chì như thạch anh, canxit, mica, sắt, meteorit, và tourmalin. Trung Quốc là một trong những nước sản xuất than chì lớn trên thế giới, đứng sau là Ấn Độ và Brazil.
Quặng Graphit có phổ biến ở New York và Texas (Mỹ); Nga; Mêxicô; Greenland, Trung Quốc …
Theo USGS, lượng than chì tự nhiên sản xuất trên thế giới năm 2006 đạt khoảng 1.03 tỷ tấn và trong năm 2005 là 1.04 tỷ tấn chủ yếu từ các nước như: Trung Quốc 720,000 tấn trong cả 2 năm (2005 và 2006), Brazil 75,600 tấn trong năm 2006 và 75,515 trong năm 2005, Canada 28,000 tấn trong cả 2 năm, và Mexico (dạng vô định hình) 12,500 tấn trong năm 2006 và 12,357 tấn năm 2005. Ngoài ra, còn có các nước khác như: Sri Lanka 3,200 tấn năm 2006 và 3,000 tấn năm.
Sản lượn điện cực than chì tại Mỹ trong năm 2006 đạt 132,000 tấn trị giá 495 triệu USD và 146,000 tấn trong năm 2005 trị giá 391 triệu USD, và sản lượng sợi cacbon năm 2006 là 8,160 tấn trị giá 172 triệu USD và trong năm 2005 là 7,020 tấn trị giá 134 triệu USD.
Mẫu Quặng than chì
Minh họa Liên kết & cấu tạo than chì
ô mạng than chì
mô hình liên kết của một lớp than chì
hình chiếu bên cấu tạo các lớp than chì
hình chiếu bằng cấu tạo các lớp than chì
STM-Bề mặt nguyên tử than chì

Mô hình 3 chiều của than chì
Nguồn :Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Mách nhỏ thêm về ứng dụng than chì
Nếu bạn biết bột than chì (graphit) được sử dụng như chất bôi trơn dạng khô thì mỗi khi gọt bút chì, bạn hứng lấy bột của lõi chì; Các ổ khóa được tra bột chì này vừa trơn vừa sạch không cần tra dầu nhớt.
Giữa các cục pin khô (Pin con thỏ…) có lõi bằng than chì, bạn có thể dùng làm điện trở cho các thí nghiệm về điện.