р – елементи ІV групи
Розглянута структура графіту зумовлює сильну анізотропію його властивостей. Так, теплопровід¬ність графіту у напрямі площини шарів дорівнює 4,0 Дж/(см • с • К), а в перпендикулярному напрямі становить 0,79 Дж/(см • с • К). Електричний опір графіту в напря¬мі шарів у 104 раз менший, ніж у перпендикулярному напрямі.
Окремі шари атомів у кристалі графіту, зв'язані між собою порів¬няно слабко, легко відокремлюють¬ся один від одного. Цим поясню¬ється мала механічна міцність гра¬фіту. Якщо провести шматком гра¬фіту по папері, то дрібнесенькі кристалики графіту, що мають ви¬гляд лусочок, прилипають до папе¬ру, лишаючи на ньому сіру риску. На цьому грунтується застосуван¬ня графіту для виготовлення олівців.
На повітрі графіт не загоряєть¬ся навіть при сильному розжарюванні, але легко згоряє у чистому кисні, перетворюючись у діоксид карбону.
Завдяки своїй електропровідності графіт застосовується для ви¬готовлення електродів. З суміші графіту з глиною роблять вогне¬тривкі тиглі для плавлення металів. Змішаний з мастилом графіт є чудовим мастильним засобом, оскільки його лусочки, заповнюючи нерівності матеріалу, створюють гладку поверхню, що полегшує ков¬зання. Графіт застосовують також як уповільнювач нейтронів у ядер¬них реакторах.
Крім природного у промисловості застосовують штучний графіт. Його добувають в основному з кращих сортів кам'яного вугілля. Пере¬творення відбувається при температурах близько 3000° C в електрич¬них печах без доступу повітря.Графіт термодинамічно стійкий у широкому інтервалі температур і тисків, зокрема за звичайних умов. У зв'язку з цим при розрахун¬ках термодинамічних величин як стандартний стан карбону беруть графіт. Алмаз термодинамічно стійкий лише при високих тисках (вище за 109 Па). Але швидкість перетворення алмазу в графіт стає помітною лише при температурах вище 1000° С; при 1750° C перетворення алмазу в графіт відбувається швидко.
«Аморфний» карбон (вугілля). При нагріванні спо¬лук, що містять карбон, без доступу повітря з них виділяється чорна маса, яка називається «аморфним» карбоном або просто вугіллям. Такий карбон скла¬дається з дрібнесеньких кристаликів з розупорядкованою структурою графіту. Вугілля розчиняється у багатьох розплавлених металах, наприклад у залізі, нікелі, платині. Густина
Вугілля істотно розрізняється своїми властиво¬стями залежно від способу добування і від того, з якої речовини його добуто. Крім того, воно завжди містить домішки, які дуже впливають на його власти¬вості. Найважливіші технічні сорти вугілля такі: кокс, деревне вугілля, кісткове вугілля та сажа.
Кокс утворюється при сухій перегонці кам'яного вугілля, його застосовують, головним чином, в ме¬талургії у процесі виплавляння металів з руд.
Деревне вугілля утворюється при нагріванні дерева без доступу повітря. При цьому вловлюють цінні продукти сухої перегонки — метиловий спирт, оцтову кислоту та ін. (Деревне вугілля застосовують у металургійній промисловості, в ковальській справі). Завдяки пористій будові, деревне вугілля має високу адсорбційну здатність.
Особливо добре вбирає гази активоване вугілля. Його застосовують для вбирання пари летких рідин з по¬вітря і газових сумішей, як каталізатор у деяких хімічних виробницт¬вах і в протигазах.
Вугілля має здатність адсорбувати не тільки гази, а й розчинені речовини. Цю його властивість відкрив наприкінці XVIII ст. росій¬ський академік
Т. Є. Ловіц.
Кісткове вугілля утворюється за допомогою обвуглювання знежи¬рених кісток. Воно містить від 7 до 11 % карбону, близько 80% фосфату кальцію та інші солі. Кісткове вугілля має дуже велику вбирну здат¬ність, особливо щодо органічних барвників, і застосовується для ви¬далення з розчинів різних барвників.
Сажа являє собою найчистіший «аморфний» карбон. У промисло¬вості її добувають термічним розкладанням метану, а також спалю¬ванням при недостатньому доступі повітря смоли, скипидару та ін¬ших речовин, багатих на карбон. Сажу застосовують як чорну фарбу (туш, друкарська фарба), а також у виробництві гуми як складову частину гуми.