ग्रेफाइट: घनत्व, गुण, अनुप्रयोग सुविधाएँ और प्रकार

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

ग्रेफाइट एक ऐसा पदार्थ है जो प्राकृतिक रूप से पाया जाता है। यह कार्बन के संशोधनों में से एक है, जो एक निश्चित क्रिस्टल जाली की विशेषता है। यह ग्रेफाइट के गुणों को निर्धारित करता है। कार्बन प्रकृति में दो मुख्य रूपों में पाया जाता है। ये ग्रेफाइट और डायमंड हैं। उनका रासायनिक सूत्र समान है, लेकिन उनके भौतिक गुण मौलिक रूप से भिन्न हैं।

यह क्रिस्टल जाली की संरचना है जो इन विशेषताओं को प्रभावित करती है। इसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो पदार्थ के भौतिक गुणों को निर्धारित करते हैं। ग्रेफाइट, जिसका घनत्व, प्रकार और दायरा कई उद्योगों के लिए दिलचस्प है, अधिक विस्तार से विचार करने योग्य है।

बुनियादी सुविधाएं

ग्रेफाइट धात्विक चमक वाला एक धूसर पदार्थ है। इसकी उच्च तापीय चालकता (3.55 W/deg./cm) है। इसके कारण, विभिन्न उद्योगों में ग्रेफाइट का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। यह आंकड़ा एक ईंट की तुलना में अधिक है, जिसे क्रिस्टल जाली में मोबाइल इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति से समझाया गया है। वे अच्छी विद्युत चालकता में भी योगदान करते हैं। एकत्रीकरण के सभी राज्यों में, इस पदार्थ को कम वर्तमान प्रतिरोध (0.4 से 0.6 ओम तक) की विशेषता है।

ग्रेफाइट एक अक्रिय पदार्थ है जो रासायनिक रूप से सक्रिय घटकों द्वारा भंग नहीं होता है। यह तभी संभव है जब यह उच्च क्वथनांक के साथ गलित धातु के माध्यम में प्रवेश करे। ऐसी परिस्थितियों में ग्रेफाइट पूरी तरह से पिघल जाता है, जिससे कार्बाइड बनता है।

घर्षण के कम गुणांक और उच्च गलनांक के परिणामस्वरूप अच्छे सीलिंग गुण होते हैं। ग्रेफाइट का घनत्व (kg/m3) 2.23 है। लेकिन साथ ही, सामग्री अच्छी तरह से झुकती और कटती है।

संरचना

ग्रेफाइट के घनत्व के साथ-साथ गुणों और प्रकारों को ध्यान में रखते हुए इसकी संरचना पर ध्यान देना आवश्यक है। यह एक स्तरित पदार्थ है। इसके कार्बन परमाणु एक छत्ते की तरह क्रिस्टल जाली में पंक्तिबद्ध होते हैं। एक परत में षट्भुज एक साथ आराम से फिट होते हैं। हालांकि, प्रत्येक स्तर के बीच संबंध कमजोर है। यह वह विशेषता है जो ग्रेफाइट को तोड़ना आसान बनाती है।

मोह पैमाने पर, सामग्री की कठोरता एक है। तुलना के लिए, यह सूचक हीरे के लिए 10 और चीनी मिट्टी के बरतन पत्थर के पात्र के लिए 5 है। वैज्ञानिकों के अनुसार 1500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ग्रेफाइट की क्रिस्टल जाली को हीरे में बदला जा सकता है।

औद्योगिक प्रसंस्करण के दौरान पदार्थ की संरचना बदल जाती है। इसी समय, ग्रेफाइट के विभिन्न ग्रेड में अलग-अलग गुण होते हैं। यदि निकाली गई सामग्री को कृत्रिम रूप से संसाधित नहीं किया गया है, तो यह एक प्राकृतिक प्रकार का पदार्थ है।

प्राकृतिक ग्रेफाइट

ग्रेफाइट, जिसका घनत्व और गुण निर्माता के ब्रांड के आधार पर काफी भिन्न होता है, प्राकृतिक परिस्थितियों में 2 मुख्य प्रकारों में पाया जाता है। पहला प्रकारहेक्सागोनल कहा जाता है। इसमें एक क्रिस्टल जाली होती है जिसमें प्रत्येक परत में आधे परमाणु षट्भुज के केंद्र के ऊपर और नीचे होते हैं।

दूसरा संशोधन rhombohedral है। हर चौथी परत पहले वाले को दोहराती है। यह संशोधन प्रकृति में अशुद्धियों के रूप में ही होता है। यदि इस पदार्थ को 2500-3300 K के तापमान पर गर्म किया जाता है, तो इसकी क्रिस्टल जाली एक हेक्सागोनल में बदल जाएगी। प्राकृतिक परिस्थितियों में, सामग्री अधिक बार इस रूप में पाई जाती है।

रचना

प्रकृति में ग्रेफाइट अपने शुद्ध रूप में कभी नहीं पाया जाता है। इसमें काफी बड़ी मात्रा में राख (कभी-कभी 20% तक) होती है। इसमें कई अलग-अलग यौगिक होते हैं (FeO, MgO, CuO, CaO, आदि)। प्राकृतिक ग्रेफाइट में द्रव्यमान का 2% तक गैसों द्वारा कब्जा किया जा सकता है। बिटुमेन और पानी भी मौजूद हो सकता है।

ग्रेफाइट पाउडर का घनत्व फैलाव, छिद्रों की उपस्थिति के आधार पर भिन्न होता है। उपरोक्त मान को घटाकर 2.09kg/m3 किया जा सकता है। ग्रेफाइट छूने में चिकना होता है। यदि आप इसे अपने हाथों से लेते हैं, तो आपकी उंगलियों पर एक विशिष्ट निशान बना रहेगा। इसलिए, ऐसी सामग्री से एक साधारण पेंसिल के लिए छड़ें बनाई जाती हैं। यह कागज पर एक स्पष्ट छाप छोड़ता है।

कृत्रिम ग्रेफाइट

उत्पादन के लिए ग्रेफाइट का घनत्व कितना होता है, इस पर विचार करना बहुत जरूरी है। भौतिकी यह स्पष्ट करती है कि इस पदार्थ का घनत्व जितना अधिक होगा, इसकी तापीय चालकता उतनी ही अधिक होगी। कृत्रिम ग्रेफाइट को उच्च शुद्धता (99% तक) की विशेषता है। यह सामग्री के घनत्व को भी बहुत बढ़ा देता है।

परिष्कृत ग्रेफाइट का उत्पादन थर्मोकेमिकल और थर्मोमेकेनिकल प्रभावों द्वारा किया जाता है। उत्पादन की प्रत्येक शाखा के लिए, गुणों के एक निश्चित समूह के साथ एक पदार्थ का उत्पादन किया जाता है। इससे दी गई भौतिक विशेषताओं के साथ ग्रेफाइट में उद्योग की जरूरतों को पूरा करना संभव हो जाता है।

कृत्रिम पदार्थों के लेबलिंग में गंतव्य के अनुसार सामग्री प्रकारों का टूटना शामिल है। फाउंड्री, इलेक्ट्रोकार्बन, बैटरी, एलिमेंटल, लुब्रिकेटिंग और पेंसिल ग्रेफाइट हैं। परमाणु रिएक्टरों में विशेष ग्रेड का भी उपयोग किया जाता है।

आवेदन का दायरा

उत्पादन के दौरान ग्रेफाइट के कुछ गुण निर्धारित होते हैं। इस पदार्थ का उपयोग पूरी तरह से उन पर निर्भर है। ग्रेफाइट का उपयोग धातु विज्ञान में रिफ्रैक्टरी मोल्ड्स या लैडल्स, कंटेनरों के निर्माण में किया जाता है। कास्टिंग प्रक्रिया में, प्रस्तुत पदार्थ के पाउडर का उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है। आग रोक ईंटों के घटकों में से एक ग्रेफाइट भी है। इसे प्लास्टिक के निर्माण में मिश्रण में मिलाया जाता है।

इस सामग्री का उपयोग विद्युत उपकरण संपर्कों के निर्माण के लिए भी किया जाता है। यह पदार्थ के विद्युत प्रवाहकीय गुणों से सुगम होता है।

ग्रेफाइट पेंसिल के बारे में शायद हर व्यक्ति को पता है। इस सामग्री का उपयोग कुछ प्रकार के पेंट के उत्पादन में भी किया जाता है। इस मामले में, यह काला (और ग्रे नहीं) ग्रेफाइट है जिसका उपयोग किया जाता है। इस पेंट में जंग रोधी गुण होते हैं।

कृत्रिम हीरे प्रस्तुत प्राकृतिक खनिज से प्राप्त होते हैं। उनका उपयोग तब किया जाता है जबभारी शुल्क काटने के उपकरण का उत्पादन। मैकेनिकल इंजीनियरिंग में, ग्रेफाइट पाउडर बीयरिंगों के साथ-साथ पिस्टन और सीलिंग रिंगों के लिए एक सामग्री के रूप में कार्य करता है। स्नेहक के रूप में, यह साइकिल चेन, कार स्प्रिंग्स, दरवाजे के टिका के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है।

यहां तक कि कई दवाओं में ग्रेफाइट भी होता है।

खाद्य अनुप्रयोग

प्रस्तुत पदार्थ भी खाद्य उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसा करने के लिए, उत्पादन के दौरान, यह कुछ प्रसंस्करण से गुजरता है। लोहे, एथिल अल्कोहल, ग्रेफाइट और चीनी का घनत्व स्पष्ट कारणों से अलग है। लेकिन प्रस्तुत सामग्री में कुछ पदार्थ शामिल हो सकते हैं और कुछ पदार्थों का हिस्सा भी हो सकते हैं। यह पैराफिन, एस्टर, अल्कोहल और यहां तक कि चीनी में भी पाया जाता है।

इसे एक साधारण प्रयोग से सत्यापित किया जा सकता है। सबसे पहले आपको चीनी का एक टुकड़ा लेना है। इसे एक सख्त ढक्कन पर रखा जाता है और एक टोपी के साथ कवर किया जाता है (आप एक थिम्बल का उपयोग कर सकते हैं)। फिर जिस धातु से चीनी को ढका जाता है उसे जोर से गर्म किया जाता है। समय के साथ, थिम्बल के नीचे से तीखा धुआँ निकलेगा। माचिस लेकर आओगे तो गैस जल जाएगी।

जब धुंआ निकलना बंद हो जाए तो आप थिम्बल को हटा सकते हैं। ढक्कन पर एक काला द्रव्यमान है। यह कोयला है। यह कार्बन है जिससे ग्रेफाइट बनता है।

प्रकृति में होना

ग्रेफाइट, जिसका घनत्व उसकी शुद्धता पर निर्भर करता है, प्रकृति में काफी मात्रा में पाया जाता है। इस पदार्थ का लगभग 600 हजार टन प्रतिवर्ष पूरी दुनिया में खनन किया जाता है। सबसे बड़ाइसके भंडार मेक्सिको, चेक गणराज्य, चीन, यूक्रेन, ब्राजील, रूस, कनाडा और दक्षिण कोरिया में केंद्रित हैं।

प्राचीन काल से, ग्रेफाइट जमा मानव जाति के हित को जगाता है। आज, इन प्राकृतिक संसाधनों का विकास उद्योग को आवश्यक गुणों के साथ सामग्री प्रदान करने के लिए किया जा रहा है। ग्रेफाइट रेशेदार या क्रिस्टलीय समावेशन के रूप में ग्रेनाइट, कैलकेरियस चट्टानों, अभ्रक या गनीस में पाया जाता है। खनन खुले गड्ढे और भूमिगत तरीकों से किया जाता है।

ग्रेफाइट की कीमत

ग्रेफाइट, जिसका घनत्व और शुद्धता इसके मूल्य को प्रभावित करता है, अब काफी उचित कीमतों पर बेचा जाता है। यह इसके क्रिस्टल के आकार के साथ-साथ कार्बन सामग्री से प्रभावित होता है। यह जितना अधिक होता है, ग्रेफाइट उतना ही अधिक महंगा होता है। पर्याप्त रूप से उच्च कार्बन सामग्री के साथ, सामग्री के भौतिक गुणों में वृद्धि होती है। यह उद्योगों की एक विस्तृत विविधता में उद्योग के लिए मूल्यवान है।

आज ग्रेफाइट की औसत कीमत लगभग 45 रूबल/किलोग्राम है। यदि इसे कृत्रिम रूप से संसाधित किया जाता है, तो लागत काफी बढ़ जाती है। साथ ही, एक प्राकृतिक खनिज की कीमत जमा के स्थान पर निर्भर करती है।

ग्रेफाइट के मुख्य गुणों और विशेषताओं से परिचित होकर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि सामग्री की लागत और तकनीकी गुण दोनों ही इसके घनत्व पर निर्भर करते हैं। इसलिए, प्रकृति में खनन किया गया खनिज बाद के प्रसंस्करण के अधीन है। इससे इसके गुणों में वृद्धि होती है।