碳、炭素和石墨的關(guān)系

碳、炭素和石墨的關(guān)系
經(jīng)常在各種文獻(xiàn)上看到 碳素材料 石墨電極等 石墨陽極板陰極板等等 剛接觸這行業(yè)的人 常常不清楚怎么區(qū)分這些石墨與炭素和碳之間的關(guān)系；經(jīng)翻閱資料文獻(xiàn)，本文中為大家解惑。

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碳——化學(xué)元素，C。



炭——固體材料C/H>10。

炭素制品是指使用無定型碳原料（例如煤炭、石油焦、瀝青焦等）提純后的碳制品。隨原料和加工工藝的不同，這類炭素制品中的碳元素晶體結(jié)構(gòu)含的石墨晶體結(jié)構(gòu)比例會(huì)有所不同。一般來說是含的石墨晶體結(jié)構(gòu)成分越多，碳的純度越高，性能和價(jià)格就越高。由于炭素材料與石墨材料本質(zhì)上的區(qū)別并不大，很多炭素制品也被冠以了“石墨XX”的稱謂。這也 是石墨和炭素兩個(gè)詞匯概念產(chǎn)生混淆的根源。例如煉鋼工業(yè)中常用的大型電極稱為“石墨電極”，其實(shí)它是炭素制品，并非真正意義上的石墨制成的電極。從外觀形式上說，常見炭素制品體積較大，如冶金用電極、冶煉爐的內(nèi)襯磚（炭素塊），炭素散熱器等等。

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石墨材料——六方結(jié)晶形碳分子結(jié)構(gòu)

石墨是元素碳的一種同素異形體，每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形）以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動(dòng)，因此石墨屬于導(dǎo)電體。石墨有天然石墨和人造石墨之分。天然石墨礦又分為土狀石墨和鱗片石墨，其中鱗片石墨是更為優(yōu)質(zhì)的天然石墨。人造石墨則是指將屬于無定型碳分類的炭素材料進(jìn)深加工，提高了碳的純度，進(jìn)一步增加了石墨狀晶體結(jié)構(gòu)的比例后獲得的石墨材料。石墨材料跟炭素材料一樣可以制成電極、耐火材料等工業(yè)品。但是由于其具有更多的優(yōu)異特性，純度更高，信瑞達(dá)石墨所生產(chǎn)的產(chǎn)品在許多高端領(lǐng)域都有應(yīng)用。例如太陽能光伏、電子半導(dǎo)體、工業(yè)爐高溫處理、機(jī)械加工、有色金屬冶煉、電火花加工、金剛石燒結(jié)模具、模具、太陽能光伏、化工、核工業(yè)和石英等行業(yè)。

炭素材料的主要化學(xué)成分是碳，但還含有氫、氧、硫、甚至金屬等其他元素。其中氫這一元素，不管選用什么原料，在制造過程中熱處理的溫度，不管高到什么程度，也始終是不能完全除掉的。什么樣的物質(zhì)才叫炭素材料，對(duì)這一問題，國(guó)際炭素術(shù)語與表征委員會(huì)，曾經(jīng)有過較長(zhǎng)時(shí)間的討論。E·Fitzer曾建議C/H原子比大于10的、以碳為主要成份的固體物質(zhì)，才可以稱為炭素。這是一種簡(jiǎn)單明了，而又相當(dāng)科學(xué)的方法，很有價(jià)值。當(dāng)然，“10”這個(gè)界限，還可以再斟酌。物料和元素，在概念上是截然不同的。正如郭沫若所說，作為一種物料的炭素，一燒就“化為烏有”了。但作為元素的碳，則是燒不掉的，只是存在的形式改變了，變成存在于氣態(tài)的二氧化碳之中?？傊荚睾吞克夭牧喜皇且淮a事，不能混為一談，應(yīng)避免用同一個(gè)字來加以表述。

一個(gè)相當(dāng)重要的原因，就是炭素界的國(guó)外同行，他們所用的詞匯，相當(dāng)混亂。通過粗心的移譯，就可能把這種混亂引了進(jìn)來。試以英語為例，carbon一詞，在炭素行業(yè)的使用中，至少有下列三種含義：

1.碳，第六號(hào)化學(xué)元素。

2.炭素、炭素材料的總稱

3. 炭質(zhì)、炭質(zhì)材料、非石墨質(zhì)炭素材料

這三種含義，在使用中常?；ハ嗷煜?，有時(shí)指炭素材料的總稱，有時(shí)又單指炭質(zhì)材料；在這種情況下，把碳元素和炭材料兩種不同的概念，用同一個(gè)字來表述，必然會(huì)引起混亂。

碳是一種元素名稱，炭素材料其實(shí)是含有較多無定型碳結(jié)構(gòu)的碳材料。石墨材料則是以石墨晶體為主的碳材料。二者都具有很多相同共性，但又有明顯區(qū)別。

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