石墨

天然的石墨矿床在世界各地都有发现。主要的产地是韩国、奥地利、朝鲜和俄罗斯。

石墨的柔软性几乎与金刚石的硬性同样著称。它很容易被粉碎，并有滑腻的感觉。石墨晶体的横断面呈六角(六边)形，密度是2.26克/厘米3。石墨虽然是一种非金属，但它是电的相当好的导体。

石墨的同一层中碳原子的键合情况:在同一层中，每个碳原子仅与那层中的其它三个碳原子成键。这些键由碳原子之间的共价单键和双键组成。当用这样的成键形式表示时，会出现三种不同的等效的模型。在这三种的每一种中，某些是碳-碳单键，而另一些则是双键。但是，并没有任何实验证据证明在同一石墨层中有这样截然不同的两种键型。相反，证据表明，所有这些键都是等同的。石墨的各层具有共振结构，其中碳-碳键介于单键和双键之间。石墨的每一层都是强烈键合的共价网状结构。正同金刚石的情况一样，这种结构使石墨具有很高的熔点，约3600℃。由于同层中碳原子之间的强共价键，使其很难沿层的方向拉开。因此，所含的碳原子以石墨形式存在的碳纤维的强度是很高的。

在石墨中，各碳原子层之间的距离太大，难于生成共价键，它们是通过弱色散力结合在一起的。这种力是由各层中电子的运动所产生的，各层间的这种弱引力说明了石墨的柔软性，而它的滑腻感则是由于一层在另一层上滑动的结果。

平均说来，石墨中的层间距离比它们在金刚石中的距离要长一些，因此石墨具有较低的密度。每个碳原子层中的流动电子使石墨成为电的相当好的导体。同金刚石一样，石墨不溶于任何的普通溶剂中。同样，当在氧中燃烧时，它生成二氧化碳。

天然石墨的最重要的用途是涂在浇铸金属用的铸模上。石墨还可以增加钢中的含碳量，制造用于熔炼钢和其它金属的粘土-石墨坩埚。

所有这些用途都利用了石墨具有极高熔点这个性质。石墨是非常好的润滑剂，有时把石墨与凡士林或马达油混和在一起制成石墨润滑剂，它可以用来代替石油润滑剂润滑在高温下运行的机器部件。当石墨在纸上划过时，就能留下灰色条纹或痕迹，在制造"铅"笔时，先要把石墨研成粉末并与粘土混和，然后制成棒状，铅笔的硬度取决于制造过程中粘土的相对用量。

人造石墨最重要的用途是制造电弧炼钢炉中的电极。人造石墨电极也被用于电解食盐水溶液来生产氯和氢氧化钠。石墨不与酸、碱、有机溶剂或无机溶剂起反应，这个特点使它广泛应用于食品、化工、石油等工业的各种工艺过程的设备中。石墨还被用于核反应堆中。

如果把某些人造纤维与塑性树脂混和并在压力下加热，它们就能成为碳纤维。这些纤维中的碳是以石墨的形式存在的。碳纤维的密度比钢低，但是强度和硬度都比钢好。它们被用于收音机的舱板和折翼，以及用在气象卫星和通讯卫星中。在体育用品中，碳纤维用于制造高尔夫球的棍棒、网球拍、钓鱼竿和自行车的三角架。