石墨

石墨（Graphite），又稱黑鉛（Black Lead），是碳的一種同素異形體（碳的其他同素異形體有很多，為人熟悉的例如鑽石）。作为最軟的礦物之一，石墨不透明且觸感油膩，顏色由鐵黑到鋼鐵灰不等，形狀可呈晶體狀、薄片狀、鱗狀、條紋狀、層狀體，或散佈在變質岩（由煤、碳質岩石或碳質沉積物，受到區域變質作用或是岩漿侵入作用形成）之中[1]。化學性質不活潑，具有耐腐蝕性。

石墨
基本資料
類別自然元素礦物
化学式C
施特龙茨分类01.CB.05a
晶体空间群复六方双锥晶族
赫尔曼–莫甘记号：（6/m 2/m 2/m）
空间群：P 63/mmc
晶胞a = 2.461 Å，c = 6.708 Å；Z = 4
性質
分子量12.01
顏色灰至黑色
晶体惯态板狀、六方薄板狀、粒狀
晶系六方晶系、三方晶系
解理{0001} 完全解理
断口參差狀
韌性/脆性具彎性
莫氏硬度1 - 2
光澤金屬或土狀光澤
條痕光亮的黑色
透明性不透明
密度2.09－2.23g/cm³
折射率不透明體
多色性無
其他特徵耐強酸鹼、耐火、良好導電性與導熱性

结构
(双层)石墨的旋转视图。
石墨層狀結構側視圖。
石墨層狀結構上視圖

石墨具有层状的平面结构，结构如左图所示。每层中碳原子都排列成蜂窝状晶体结构，层内原子间距0.142nm，层间距0.335nm。层内每個碳原子的週邊以共价键連結著另外三個碳原子，排列方式呈蜂巢式的多個六邊形，每層間有微弱的范德華力。由於每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能夠自由移動，因此石墨屬於導電體。

用途
由於石墨的疊層結構易剝落，可於紙上書寫。

它的用途包括製造鉛筆筆芯和潤滑劑或集電弓上的碳刷條，也可作為壓力管式石墨慢化沸水反應爐的中子減速劑。

目前主要用途是耐火材料的原材料，尤其是镁碳砖。自然界自然形成的石墨可分为鳞片石墨和土状石墨。

因晶体结构中存在大量离域电子，石墨可以导电，其与晶体层平行的方向电阻率为(2.5～5.0)×10-6Ω·m，与层垂直的方向电阻率为3×10-3Ω·m。[2]

電解中的惰性電極可以由鉑製作，但由於會受鹵素侵蝕，所以在會產生鹵素（例如:電解食鹽鹽水）的電解時使用石墨替代鉑，作為惰性電極。

核石墨
熔盐反应堆实验中用到的石墨堆芯

核石墨指可用于核反应堆的石墨，作为中子减速剂和中子反射体。核反应堆可采用任何品级的石墨。石墨耐高温、纯度高，是迄今为止核反应堆中极为重要的原材料。核石墨也用于文德尔施泰因7-X等核聚变反应堆。

存在形式

碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石俗稱鑽石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石（鑽石）和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。

參看

參考
  1. . 藝術與建築索引典. [2010-11-04]. （原始内容存档于2011-12-17）.
  2. Hugh O. Pierson, Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing, and applications, p. 61, William Andrew, 1993 ISBN 0-8155-1339-9.

外部連結
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