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石墨是晶体结构介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种属六方或三方晶系的过渡型晶体的自然元素矿物。与金刚石和以美籍华裔矿物学家赵景德姓氏命名的赵击石等成同质多象。

在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。 在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域的π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。

由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。灰黑,不透明固体,密度2.25g/cm3,熔点3652℃,沸点4827℃,硬度1。化学性质稳定,耐腐蚀,同酸、碱等药剂不易发生反应。687℃在氧气中燃烧生成二氧化碳。可被强氧化剂如浓硝酸、高锰酸钾等氧化成有机酸。

可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂,还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。