37.Структура и свойство графита

Искусственные углеродистые мате­риалы (кокс, технический углерод и др.) по структуре приближаются к графиту. Как в графите, так и в аро­матических углеводородах, атомы уг­лерода находятся в валентном состоя­нии, отвергающем sp² - гибридиза­ции. Три равноценные б-связи распо­лагаются в одной плоскости. Четвер­тый валентный электрон создает до­полнительную Tt-СВЯЗЬ.

Монокристаллы графита состоят из большого числа плоских параллель­ных слоев, образованных правиль­ными шестигранниками из атомов уг­лерода.

В пространстве между слоями тс-электроны образуют единое элек­тронное облако, обладающее доста­точной подвижностью. Именно этим и объясняются высокие электропро­водимость и теплопроводимость гра­фита в направлении кристаллографи­ческой оси А, приближающиеся к зна­чениям этих свойств для металлов.

Анизотропия свойств графита оп­ределяет относительную легкость рас­щепления слоев и адсорбцию гра­фитовых пленок на поверхности ме­талла. Это объясняет малые коэффи­циенты трения в системах металл-графит и исключительные фрикцион­ные характеристики графитовых из­делий. И наконец, стабилизация такой сложной структуры, кокой обладает графит, в результате обобществления 71-электронов позволяет объяснять высокую термическую стабильность этого материала.

Искусственные углеродистые материалы (кокс, технический уг­лерод и др.) по структуре приближаются к графиту. Так, в гра­фите, как и в ароматических углеводородах, атомы углерода находятся в валентном состоянии, отвечающем sp2-гибридизации. Три равноценные сигма-связи располагаются в одной плоско­сти. Четвертый валентный электрон создает дополнительную л-связь.

Монокристаллы графита состоят из большого числа плоских параллельных слоев, образованных правильными шестиугольни­ками из атомов углерода. Расстояние между соседними атома­ми углерода в плоскости равно 0,142 нм, а между соседними слоями 0,334 им. Энергии связей равны соответственно 420— 460 и 42 кДж/моль. В пространстве между слоями л-электроны образуют единое электронное облако, обладающее достаточной подвижностью. Именно этим и объясняются высокие электро­проводимость и теплопроводность графита в направлении кри­сталлографической оси А, приближающиеся к значениям этих свойств для металлов.

Анизотропия свойств графита определяет относительную лег­кость расщепления слоев и адсорбцию графитовых пленок на поверхности металлов. Это объясняет малые коэффициенты тре­пня в системах металл — графит и исключительные фрикцион­ные характеристики графитовых изделий. И наконец, стабили­зация такой сложной структуры, какой обладает графит, в ре­зультате обобществления пи-электронов, позволяет объяснять вы­сокую термическую стабильность этого материала. Исходные сырьевые углеродистые материалы отличаются от получаемых углеграфитовых материалов наличием большого числа дефектов графитоподобных элементов, а также значи­тельного числа посторонних атомов. Свойства сырьевых мате­риалов в большой мере определяют степень дефектности струк­туры изделий.