石墨的化學(xué)組成Ｃ [晶體化學(xué)] 自然界純石墨很少，常含有SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、P2O5、CuO、H2O、瀝青及粘土等雜質(zhì)，可多達(dá)10~20%。 [結(jié)構(gòu)與形態(tài)] 層狀結(jié)構(gòu)。碳原子組成六方網(wǎng)層。根據(jù)層的疊置層序和重復(fù)周期分為兩種類型：ABAB兩層一個(gè)重復(fù)周期的2H型，a0=0.2462nm，c0=0.670 nm；Z=4；ABCABC三層一個(gè)重復(fù)周期的3R型，a0=0.246nm，c0=1.006nm，Z=6。層內(nèi)原子間距0.142nm，層間距0.335nm。層內(nèi)原子作六方環(huán)狀排列，碳原子為三配位，碳原子的外層構(gòu)型為s2p2，雜化作sp2。每個(gè)碳原子以一個(gè)s電子和兩個(gè)p電子與其周圍的三個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，而另一個(gè)具有活動(dòng)性的p電子則形成離域大π鍵，從而使晶體具有一定的金屬性。層內(nèi)極強(qiáng)的結(jié)合、層間巨大的間距及弱鍵構(gòu)成了石墨結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，并決定了石墨的特殊性能。 復(fù)六方雙錐晶類，D6h-6/mmm (L66L27PC)。六方板狀晶形。常見(jiàn)單形：平行雙面c{0001}，六方雙錐p{1011}、φ{(diào)1122}、o{1012}，六方柱m{1010}。底面常具三角形條紋。依(1121)為雙晶面形成雙晶。一般呈鱗片狀或致密塊狀、土狀。 [理化性能] 鐵黑至鋼灰色。條痕光亮黑色。金屬光澤，隱晶集合體呈土狀者光澤暗淡。不透明。解理{0001}完全。硬度1~2。相對(duì)密度2.1~2.3。有滑膩感，具良導(dǎo)電性。 偏光鏡下：極薄的薄片能透光，淺綠灰色。一軸晶(-)，折射率約1.93~2.07。 耐高溫性：石墨是碳的高溫變體，是目前已知的最耐高溫的材料之一，熔點(diǎn)高達(dá)3850℃，4500℃才氣化。2500℃時(shí)石墨的強(qiáng)度反而比室溫時(shí)提高一倍。 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能：電導(dǎo)率約為一般非金屬的100倍，碳素鋼的2倍，鋁的3~3.5倍。若將石墨定向排列，加溫、加壓制成定向石墨，其順向?qū)щ娦约s為反向?qū)щ娦缘?000倍，故可制成各種半導(dǎo)體材料和高溫導(dǎo)電材料。石墨的導(dǎo)熱性能超過(guò)鋼、鐵、鋁，且具有異常導(dǎo)熱性，即導(dǎo)熱率隨溫度的升高而降低，在極高的溫度下則趨于絕熱。 化學(xué)穩(wěn)定性：常溫下具良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不受任何強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。但在氧化劑（如高氯酸HClO4）作用下能被氧化。在空氣中500℃開(kāi)始氧化，700℃時(shí)水蒸氣可對(duì)其產(chǎn)生侵蝕，900℃時(shí)CO2也能對(duì)其產(chǎn)生侵蝕作用。熱穩(wěn)定性良好，膨脹系數(shù)?。?.2*10-6/℃），高溫下能經(jīng)受溫度劇烈變化而不破壞，且其體積變化不大。 潤(rùn)滑性和可加工性：具良好的潤(rùn)滑性能，其摩擦系數(shù)在潤(rùn)滑介質(zhì)中小于0.1。鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤(rùn)滑性能越好。 吸熱性和散熱性：具良好的吸熱性能，每１kg可吸收(2.96~9.211)*107J熱量，而金屬材料每1kg的吸熱量為4.061*107J；石墨的散熱性能與金屬相當(dāng)。 涂敷性：石墨可涂抹固體，形成薄膜，當(dāng)其顆粒小至5~10μ時(shí)粘附力更強(qiáng)。 在原子反應(yīng)堆中，石墨還具有良好的中子減速性能。 [產(chǎn)狀與組合] 形成于高溫條件下的還原作用。分布最廣的石墨變質(zhì)礦床，由碳質(zhì)沉積物或煤層受區(qū)域變質(zhì)或巖漿侵入作用而形成。石墨亦可產(chǎn)于某些火成巖中，碳常來(lái)自含碳的圍巖，也見(jiàn)于偉晶巖脈。 [鑒定特征] 鐵黑色，條痕黑色，一組完全解理，硬度小，染手。與輝鉬礦相似，但輝鉬礦具更強(qiáng)的金屬光澤，相對(duì)密度稍大。在涂釉瓷板上，輝鉬礦的條痕色黑中帶綠，而石墨條痕不帶綠色。 [工業(yè)應(yīng)用] 石墨的結(jié)晶狀態(tài)影響其工藝性能。工業(yè)上根據(jù)石墨的結(jié)晶程度將其分為兩類：一類為晶質(zhì)石墨，呈鱗片狀或塊狀，晶體大于1μ，可用肉眼或顯微鏡辨別其晶形；另一類為隱晶質(zhì)石墨，晶體細(xì)小，顯微鏡下亦難以辨識(shí)其晶形，又稱無(wú)定形石墨或土狀石墨。一般工業(yè)要求（wB%）：晶質(zhì)石墨風(fēng)化礦，邊界品位固定碳2~3，工業(yè)品位固定碳2.5~3.5；原生礦，邊界品位固定碳2.5~3.5，工業(yè)品位固定碳3~8；隱晶質(zhì)石墨礦，邊界品位固定碳≥55，工業(yè)品位固定碳≥65。 鱗片狀石墨：經(jīng)加工提純可提高其含碳量。根據(jù)固定碳含量，分為高純石墨(固定碳含量99.9~99.99%，代號(hào)LC)、高碳石墨(94.0~99.0%，LG)、中碳石墨(80.0~93.0%，LZ)、低碳石墨(50.0~79.0%，LD)。各級(jí)石墨的牌號(hào)依次由代號(hào)、粒度和固定碳的含量組成。 隱晶質(zhì)石墨：根據(jù)其粒度分為無(wú)定形石墨粉和石墨粒。石墨粉分為0.149、0.074、0.044mm三個(gè)粒級(jí)，用阿拉伯?dāng)?shù)字作代號(hào)；石墨粒分為粗(6~13mm)、中(0.6~6mm)、細(xì)（0.149~0.6mm)，分別用拼音字母C、Z、X為代號(hào)；特性代號(hào)為W，其中有含鐵量要求者代號(hào)用WT。牌號(hào)依次由石墨特性代號(hào)、固定碳含量、粒級(jí)代號(hào)組成。 石墨主要應(yīng)用于如下工業(yè)領(lǐng)域： 冶金工業(yè)：是石墨的較大消費(fèi)領(lǐng)域。主要用于石墨坩鍋、鑄造模具和耐火磚，也用作煉鋼的增碳劑。在鑄造工藝中，利用石墨的涂敷性、耐火性、潤(rùn)滑性和化學(xué)穩(wěn)定性，作為鑄模的涂料，可使鑄模耐高溫、耐腐蝕、模面光滑、鑄件易脫模。在高溫電爐和高爐的耐火材料中加入石墨，可明顯提高其抗熱沖擊性和抗腐蝕性。石墨磚、碳鎂磚、碳鋁磚等用于高溫電爐和高爐，可提高爐齡。 機(jī)械工業(yè)：一般潤(rùn)滑油不能適應(yīng)其高速、高壓的要求，而石墨潤(rùn)滑劑可以耐-200~ 2000℃的溫度和極高的滑動(dòng)速度。石墨潤(rùn)滑劑可為水劑膠體、油劑膠體或粉劑。水劑膠體潤(rùn)滑劑用于難熔金屬鎢、鉬的拉絲與壓延；油劑膠體潤(rùn)滑劑用于制造玻璃皿和航空、輪船等高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的潤(rùn)滑；紡織、食品機(jī)械由于不能使用液體潤(rùn)滑，亦往往采用石墨粉。 電氣工業(yè)：石墨主要用于制作電極、電刷、電池及電影機(jī)、探照燈發(fā)光用的電碳棒、焊接發(fā)熱用的碳精棒、電爐用的碳管等。 其它應(yīng)用：化學(xué)工業(yè)中利用石墨具抗酸、堿和有機(jī)溶劑腐蝕的性能，制造管件、閥門和襯砌材料；輕工業(yè)中用石墨作玻璃、造紙的拋光劑，油漆、油墨、橡膠、塑料的填料，鉛筆芯。 高碳石墨（高純度，高密度）作為核反應(yīng)堆的減速劑、防核輻射外殼，是國(guó)防和核能工業(yè)的重要材料。