碳、炭素和石墨的關系

碳、炭素和石墨的關系
經常在各種文獻上看到 碳素材料 石墨電極等 石墨陽極板陰極板等等 剛接觸這行業的人 常常不清楚怎么區分這些石墨與炭素和碳之間的關系；經翻閱資料文獻，本文中為大家解惑。

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碳——化學元素，C。



炭——固體材料C/H>10。

炭素制品是指使用無定型碳原料（例如煤炭、石油焦、瀝青焦等）提純后的碳制品。隨原料和加工工藝的不同，這類炭素制品中的碳元素晶體結構含的石墨晶體結構比例會有所不同。一般來說是含的石墨晶體結構成分越多，碳的純度越高，性能和價格就越高。由于炭素材料與石墨材料本質上的區別并不大，很多炭素制品也被冠以了“石墨XX”的稱謂。這也 是石墨和炭素兩個詞匯概念產生混淆的根源。例如煉鋼工業中常用的大型電極稱為“石墨電極”，其實它是炭素制品，并非真正意義上的石墨制成的電極。從外觀形式上說，常見炭素制品體積較大，如冶金用電極、冶煉爐的內襯磚（炭素塊），炭素散熱器等等。

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石墨材料——六方結晶形碳分子結構

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。石墨有天然石墨和人造石墨之分。天然石墨礦又分為土狀石墨和鱗片石墨，其中鱗片石墨是更為優質的天然石墨。人造石墨則是指將屬于無定型碳分類的炭素材料進深加工，提高了碳的純度，進一步增加了石墨狀晶體結構的比例后獲得的石墨材料。石墨材料跟炭素材料一樣可以制成電極、耐火材料等工業品。但是由于其具有更多的優異特性，純度更高，信瑞達石墨所生產的產品在許多高端領域都有應用。例如太陽能光伏、電子半導體、工業爐高溫處理、機械加工、有色金屬冶煉、電火花加工、金剛石燒結模具、模具、太陽能光伏、化工、核工業和石英等行業。

炭素材料的主要化學成分是碳，但還含有氫、氧、硫、甚至金屬等其他元素。其中氫這一元素，不管選用什么原料，在制造過程中熱處理的溫度，不管高到什么程度，也始終是不能完全除掉的。什么樣的物質才叫炭素材料，對這一問題，國際炭素術語與表征委員會，曾經有過較長時間的討論。E·Fitzer曾建議C/H原子比大于10的、以碳為主要成份的固體物質，才可以稱為炭素。這是一種簡單明了，而又相當科學的方法，很有價值。當然，“10”這個界限，還可以再斟酌。物料和元素，在概念上是截然不同的。正如郭沫若所說，作為一種物料的炭素，一燒就“化為烏有”了。但作為元素的碳，則是燒不掉的，只是存在的形式改變了，變成存在于氣態的二氧化碳之中。總之，碳元素和炭素材料不是一碼事，不能混為一談，應避免用同一個字來加以表述。

一個相當重要的原因，就是炭素界的國外同行，他們所用的詞匯，相當混亂。通過粗心的移譯，就可能把這種混亂引了進來。試以英語為例，carbon一詞，在炭素行業的使用中，至少有下列三種含義：

1.碳，第六號化學元素。

2.炭素、炭素材料的總稱

3. 炭質、炭質材料、非石墨質炭素材料

這三種含義，在使用中常常互相混淆，有時指炭素材料的總稱，有時又單指炭質材料；在這種情況下，把碳元素和炭材料兩種不同的概念，用同一個字來表述，必然會引起混亂。

碳是一種元素名稱，炭素材料其實是含有較多無定型碳結構的碳材料。石墨材料則是以石墨晶體為主的碳材料。二者都具有很多相同共性，但又有明顯區別。

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