石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個六邊形）以共價鍵結合，構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能夠自由移動，因此石墨屬于導電體。 石墨是其中一種最軟的礦物。 它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁語為Carbonium，意為“煤，木炭”。漢字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁構成，從“炭”字音。

性質(zhì)

　　常溫下單質(zhì)碳的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑；不同高溫下與氧反應燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應；在加熱下，單質(zhì)碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反應，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下可以冶煉金屬。

　　石墨是碳質(zhì)元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網(wǎng)層間的距離為3.40?，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1．42?。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。

　　石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)，它們互為同素異形體。

產(chǎn)地分布

　　成因和產(chǎn)狀：石墨是在高溫下形成。分布最廣是石墨的變質(zhì)礦床，系由富含有機質(zhì)或碳質(zhì)的沉積巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而成。

　　中國：山東省萊西市為我國石墨重要產(chǎn)地之一，石墨探明儲量687.11萬噸，現(xiàn)保有儲量639.93萬噸。另外吉林省磐石市也是石墨產(chǎn)地之一，石墨儲量 500 萬噸，我國以黑龍江雞西市柳毛為最大的產(chǎn)地。

　　世界：著名產(chǎn)地：紐約Ticonderoga，馬達加斯加和Ceylon。

存在形式

　　 ????碳的存在形式是多種多樣的，有晶態(tài)單質(zhì)碳如金剛石、石墨；有無定形碳如煤；有復雜的有機化合物如動植物等；碳酸鹽如大理石等。 單質(zhì)碳的物理和化學性質(zhì)取決于它的晶體結構。高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨晶體結構不同，各有各的外觀、密度、熔點等。

性質(zhì)

　　常溫下單質(zhì)碳的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑；不同高溫下與氧反應燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應；在加熱下，單質(zhì)碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反應，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下可以冶煉金屬。

　　石墨是碳質(zhì)元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網(wǎng)層間的距離為3.40?，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1．42?。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。

　　石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)，它們互為同素異形體。石墨是混合晶體。

　　在石墨晶體中，同層的碳原子以sp2雜化形成共價鍵，每一個碳原子以三個共價鍵與另外三個原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了正六連連形的環(huán)，伸展成片層結構，這里C-C鍵的鍵長皆為142pm，這正好屬于原子晶體的鍵長范圍，因此對于同一層來說，它是原子晶體。在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道，它們相互重疊。電子比較自由，相當于金屬中的自由電子，所以石墨能導熱和導電，這正是金屬晶體特征。因此也歸類于金屬晶體。

　　石墨晶體中層與層之間相隔340pm，距離較大，是以范德華力結合起來的，即層與層之間屬于分子晶體。但是，由于同一平面層上的碳原子間結合很強，極難破壞，所以石墨的溶點也很高，化學性質(zhì)也穩(wěn)定。

　　鑒于它的特殊的成鍵方式，不能單一的認為是單晶體或者是多晶體，現(xiàn)在普遍認為石墨是一種混合晶體。

形態(tài)特性

　　石墨質(zhì)軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3～5。比重為1．9～2．3。比表面積范圍集中在1-20m2/g，在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。 它能導電、導熱。

　　自然界中純凈的石墨是沒有的，其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現(xiàn)。此外，還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體部分。因此對石墨的分析，除測定固定碳含量外，還必須同時測定揮發(fā)分和灰分的含量。

石墨同素異形體

　　石墨與金剛石、碳60、碳納米管、石墨烯等都是碳元素的單質(zhì),它們互為同素異形體

天然石墨分類

　　石墨的工藝特性主要決定于它的結晶形態(tài)。結晶形態(tài)不同的石墨礦物，具有不同的工業(yè)價值和用途。工業(yè)上，根據(jù)結晶形態(tài)不同，將天然石墨分為三類。 致密結晶狀石墨

　 　1．致密結晶狀石墨

　　致密結晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0．1毫米，比表面積范圍集中在0.1-1m2/g，晶體排列雜亂無章，呈致密塊狀構造。這種：石墨的特點是品位很高，一般含碳量為60～65%，有時達80～98%，但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。

　　2．鱗片石墨

????石墨晶體呈鱗片狀；這是在高強度的壓力下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細鱗片之分。此類石墨礦石的特點是品位不高，一般在2～3%，或10～25%之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一，經(jīng)過多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越；因此它的工業(yè)價值最大。

　　3．隱晶質(zhì)石墨

????隱晶質(zhì)石墨又稱微晶石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，比表面積范圍集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性比鱗片石墨稍差。品位較高。一般的60～85%。少數(shù)高達90%以上。一般應用于鑄造行業(yè)比較多。主要蘊藏在湖南郴州魯塘。隨這石墨提純技術的提高。土狀石墨應用越來越廣泛。

特種石墨成型方式

　　 ????石墨在工業(yè)上運用極廣，幾乎每個行業(yè)都會用到。工業(yè)上多用的是人造石墨，也就是特種石墨。按其成型的方式可分為以下幾種。 　　???

? ? ? ?1．等靜壓石墨。也就是很多人叫的三高石墨，但是并不是三高就是等靜壓。

　　2．模壓石墨

　　3．擠壓石墨，多為電極材料。

　　其中按石墨的顆粒度分，也可分為：細節(jié)構石墨、中粗石墨（一般的顆粒度在0.8mm左右）、還有就是電極石墨（2-4mm）。

石墨特殊性質(zhì)

　　石墨由于其特殊結構，而具有如下特殊性質(zhì)：

????（1） 耐高溫型：石墨的熔點為3850±50℃，沸點為4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強度隨溫度提高而加強，在2000℃時，石墨強度提高一倍。

????（2） 導電、導熱性：石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。 石墨能夠?qū)щ娛且驗槭忻總€碳原子與其他碳原子只形成3個共價鍵,每個碳原子仍然保留1個自由電子來傳輸電荷。

????（3） 潤滑性：石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。

????（4） 化學穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕。

????（5） 可塑性：石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。

????（6） 抗熱震性：石墨在常溫下使用時能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。