Đối với các định nghĩa khác, xem Than (định hướng). Bài này viết về một loại than làm bút chì. Đối với một kim loại, xem Chì.

Than chì
Mẫu than chì
Thông tin chung
Thể loại	Khoáng vật tự sinh
Công thức hóa học	C
Hệ tinh thể	Sáu phương (6/m 2/m 2/m)
Nhận dạng
Màu	kim loại, đất
Dạng thường tinh thể	Trụ sáu mặt, khối đặc sít
Cát khai	Hoàn toàn theo một hướng
Vết vỡ	Dễ tách lớp, gồ ghề khi vỡ không theo cát khai
Độ cứng Mohs	1–2
Ánh	kim loại, đất
Màu vết vạch	đen
Mật độ	2.09–2.23 g/cm³
Chiết suất	mờ
Đa sắc	Không
Độ hòa tan	Ni nóng chảy

Than chì hay graphit (được đặt tên bởi Abraham Gottlob Werner năm 1789, từ tiếng Hy Lạp γραφειν: "để vẽ/viết", vì ứng dụng của nó trong các loại bút chì) là một dạng thù hình của carbon.

Thuộc tính

[sửa | sửa mã nguồn]

Các khoáng chất tự nhiên chứa graphit bao gồm: thạch anh, calcit, mica, thiên thạch chứa sắt và tuamalin.

Các đặc trưng khác: các lớp mỏng graphit dẻo nhưng không đàn hồi, khoáng chất này có thể để lại dấu vết màu đen trên tay, giấy và nhiều bề mặt khác, dẫn điện và có độ nhớt cao. Xem Thù hình của oxygen để so sánh với sắt.

Các kích thước của một đơn vị tinh thể là a = b = 245,6 picômét, c = 669,4 pm. Độ dài liên kết cacbon-cacbon là 141,8 pm, và khoảng cách giữa các lớp là c/2 = 334,7 pm.

Cấu trúc tinh thể của than chì

[sửa | sửa mã nguồn]

Trong cấu trúc tinh thể của graphit, mỗi nguyên tử oxy chiếm hữu một obitan sp2 lai. Các điện tử pi obitan phân bố ngang qua cấu trúc lục giác của nguyên tử cacbon góp phần vào tính dẫn điện của graphit. Trong một tấm graphit định hướng, suất dẫn điện theo hướng song song với các tấm này lớn hơn so với suất dẫn điện theo hướng vuông góc với chúng.

Các thuộc tính âm học và nhiệt học của graphit là không đẳng hướng, vì các phonon lan truyền rất nhanh dọc theo các mặt phẳng liên kết chặt chẽ, nhưng lại chậm hơn khi lan truyền từ một mặt phẳng sang mặt phẳng khác.

Phân bố và sản lượng

[sửa | sửa mã nguồn]

Các khoáng vật thường đi kèm với than chì như thạch anh, canxit, mica, sắt, meteorit, và tourmalin. Trung Quốc là một trong những nước sản xuất than chì lớn trên thế giới, đứng sau là Ấn Độ và Brazil.

Graphit có phổ biến ở New York và Texas (Mỹ); Nga; Mêxicô; Greenland.

Theo USGS, lượng than chì tự nhiên sản xuất trên thế giới năm 2006 đạt khoảng 1.03 tỷ tấn và trong năm 2005 là 1.04 tỷ tấn, chủ yếu từ các nước như: Trung Quốc: 720,000 tấn trong cả hai năm (2005 và 2006), Brazil: 75,600 tấn trong năm 2006 và 75,515 trong năm 2005, Canada: 28,000 tấn trong cả hai năm, và Mexico (dạng vô định hình): 12,500 tấn trong năm 2006 và 12,357 tấn năm 2005. Ngoài ra, còn có các nước khác như: Sri Lanka: 3,200 tấn năm 2006 và 3,000 tấn năm 2005 dạng mạch, và Madagascar là 15,000 trong cả hai năm.

Cũng theo USGS, sản lượng điện cực than chì tại Mỹ trong năm 2006 đạt 132,000 tấn, trị giá 495 triệu USD, 146,000 tấn trong năm 2005 trị giá 391 triệu USD, và sản lượng sợi cacbon năm 2006 là 8,160 tấn trị giá 172 triệu USD và trong năm 2005 là 7,020 tấn trị giá 134 triệu USD.

Ứng dụng

[sửa | sửa mã nguồn]

Công dụng được biết đến nhiều nhất của than chì là làm ruột các loại bút chì (không liên quan gì về mặt hóa học với chì kim loại).

Không giống như kim cương, graphit là một chất dẫn điện và có nhiều ứng dụng liên quan, ví dụ như là vật liệu chế tạo các điện cực của đèn hồ quang, điện cực của pin, acquy,... Than chì còn có các ứng dụng trong sản xuất thép, vật liệu composite, vật liệu chịu lửa,...

Graphit thông thường không được sử dụng trong dạng nguyên chất như là vật liệu có cấu trúc (ngoại trừ RCC) vì tính dễ vỡ của nó, nhưng các thuộc tính cơ học của các composit sợi cacbon và gang đúc xám chịu ảnh hưởng rất mạnh của graphit trong chúng.

Graphit cũng được sử dụng như là vỏ bọc (khuôn) và phần điều tiết trong các lò phản ứng nguyên tử. Thuộc tính cho neutron đi qua rất ít theo mặt cắt ngang làm cho nó cũng được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân.

Sự liên kết lỏng lẻo giữa các tấm trong graphit đóng góp vào một ứng dụng quan trọng trong công nghiệp khác - bột graphit được sử dụng như chất bôi trơn dạng khô. Các nghiên cứu gần đây cho rằng hiệu ứng gọi là siêu nhớt có thể cũng được tính cho ứng dụng này.

Hình ảnh

[sửa | sửa mã nguồn]

• Ô mạng than chì
• Mô hình liên kết của một lớp than chì
• Hình chiếu bên cấu tạo các lớp than chì
• Hình chiếu bằng cấu tạo các lớp than chì
• Quét hình ảnh kính hiển vi đường hầm - Bề mặt một lớp tinh thể than chì

Xem thêm

[sửa | sửa mã nguồn]

• Thù hình của carbon

• Sợi carbon
• Kim cương
• Graphen
• Ống nano carbon
• Bút chì

Tham khảo

[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài

[sửa | sửa mã nguồn] Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Than chì.

• The Graphite Page
• Trang tiếng Anh

x t s Than
Than theo cấp	Than bùn1 Than nâu Than bán bitum (than gầy) Than bitum (than mỡ) Anthracit (than đá) Graphit1
Đốt than	Đương lượng than đen Char Làm sạch than Nhà máy tuyển than Cháy vỉa than Than cốc Nhựa than Giá trị năng lượng Khí ống khói Tro bay
Khai thác than	Mỏ than Bụi than Khí than Bùn than Đồng thể hóa than Hóa lỏng than Tác động môi trường của công nghiệp than Lịch sử Vùng thai thác than Đỉnh than Than tinh chế Phố than
Các loại than được chia theo từng bậc. 1: than bùn được coi là tiền thân của than, trong khi graphit chỉ được coi là một loại than về mặt kỹ thuật