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 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 cacbon. [Xem thêm: Thù hình của cacbon].
Mẫu than chì 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 cacbon để so sánh với kim cương.
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.
Trong cấu trúc tinh thể của graphit, mỗi nguyên tử cacbon 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.
Mô hình 3 chiều của than chì
Quặng than chì
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.
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].
Ruột bút chì có thành phần than chì
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.
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
- Sợi cacbon
- Kim cương
- Graphen
- Ống nano cacbon
- Bút chì
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Than chì. |
- The Graphite Page
- Trang tiếng Anh
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Than_chì&oldid=67479381”
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 7 – Bài 20: Chất dẫn điện và chất cách điện – Dòng điện trong kim loại giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
a. Các điện tích có thể dịch chuyển qua …
b. Các điện tích không thể dịch chuyển qua …
c. Kim loại là chất điện dẫn vì trong đó có các … có thể dịch chuyển có hướng.
d. Tia chớp là do các điện tích chuyển động rất nhanh qua không khí tạo ra. Trong trường hợp này không khí là …
Lời giải:
a. Các điện tích có thể dịch chuyển qua vật dẫn điện [vật liệu dẫn điện, chất liệu dẫn điện].
b. Các điện tích không thể dịch chuyển qua vật cách điện [vật liệu cách điện, chất liệu cách điện].
c. Kim loại là chất điện dẫn vì trong đó có các electron tự do có thể dịch chuyển có hướng.
d. Tia chớp là do các điện tích chuyển động rất nhanh qua không khí tạo ra. Trong trường hợp này không khí là chất dẫn điện.
a. Tại sao hai lá nhôm này xòe ra?
b. Có hiện tượng gì xảy ra với hai lá nhôm mỏng gắn với quả cầu B hay không, nếu nối A với B bằng một thanh nhựa như hình 20.2? Tại sao?
c. Cũng như câu hỏi b] trên đây, nhưng thay cho thanh nhựa người ta dùng một thanh kim loại có tay cầm bằng nhựa để nối A với B.
Lời giải:
a. Hai lá nhôm này xòe ra vì chúng nhiễm điện cùng loại dẫn đến đẩy nhau
b. Không có hiện tượng gì xảy ra đối với hai lá nhôm bên quả cầu B. Vì thanh nhựa là vật cách điện nên điện tích không thể dịch chuyển qua nó.
c. Hai lá nhôm bên quả cầu A gắn lại với nhau còn hai lá nhôm bên quả cầu B xòe ra. Vì thanh kim loại là vật dẫn điện. Các điện tích chuyển từ quả cầu A tới quả cầu B qua thanh kim loại. quả cầu A mất bớt điện tích, quả cầu B thêm điện tích
Lời giải:
Dùng xây xích sắt để tránh xảy ra cháy nổ xăng. Vì khi chạy, ô tô cọ xát mạnh với không khí, làm nhiễm điện những phần khác nhau của nó. Nếu bị nhiễm điện mạnh, giữa các phần này phát sinh tia lửa điện gây cháy nổ xăng. Nhờ dây xích sắt là vật dẫn điện, các điện tích từ ô tô dịch chuyển qua nó xuống đất, loại trừ sự nhiễm điện mạnh.
a. Mặt có lớp phủ màu vàng [ hay màu bạc] của giấy bọc lót trong bao thuốc lá.
b. Giấy trang kim [ thường dùng để gói quà tặng].
Lời giải:
a. Lớp màu vàng hay màu bạc của giấy lót bên trong vỏ bọc bao thuốc lá là vật dẫn điện [ thường là lớp thiếc mỏng, phủ màu].
b. Giấy trang kim là vật cách điện [ đó là nilong có phủ sơn màu].
A. Một đoạn ruột bút chì
B. Một đoạn dây thép
C. Một đoạn dây nhôm
D. Một đoạn dây nhựa
Lời giải:
Đáp án: D
Vật cách điện là vật không cho dòng điện đi qua nên đáp án D là đáp án đúng, đoạn dây bằng nhựa không cho dòng điện đi qua là vật cách điện.
A. Dòng điện chỉ là dòng các điện tích dương dịch chuyển có hướng.
B. Dòng điện chỉ là dòng các điện tích âm dịch chuyển có hướng.
C. Dòng điện chỉ là dòng các electron dịch chuyển có hướng.
D. Dòng điện chỉ là dòng các điện tích bất kì dịch chuyển có hướng.
Lời giải:
Đáp án: D
Dòng điện là dòng các điện tích bất kì dịch chuyển có hướng.
A. Mảnh nilong
B. Mảnh nhôm
C. Mảnh giấy khô
D. Mảnh lụa
Lời giải:
Đáp án: B
Electron tự do có trong kim loại nên mảnh nhôm là đáp án đúng.
A. Là dòng chất điện tương tự như chất lỏng dịch chuyển có hướng.
B. Là dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng.
C. Là dòng các hạt nhân nguyên tử kim loại dịch chuyển có hướng.
D. Là dòng các nguyên tử kim loại dịch chuyển có hướng.
Lời giải:
Đáp án: B
Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng.
A. Các điện tích dương dịch chuyển từ cực dương sang cực âm.
B. Các điện tích dương dịch chuyển từ cực âm sang cực dương.
C. Các electron tự do dịch chuyển từ cực âm sang cực dương.
D. Các electron tự do dịch chuyển từ cực dương sang cực âm.
Lời giải:
Đáp án: C
Khi nối liền hai cực của pin bằng dây dẫn kim loại với hai đầu của bóng đèn thì có các electron tự do dịch chuyển từ cực âm sang cực dương.
A. Nhôm
B. Đồng
C. Sắt
D. Vàng
Lời giải:
Đáp án: B
Thứ tự các chất dẫn điện tốt là: Đồng đẫn điện tốt hơn vàng, vàng dẫn điện tốt hơn nhôm, nhôm dẫn điện tốt hơn sắt. Vì vậy đáp án B là đáp án chính xác nhất.
A. Than chì
B. Nhựa
C. Gỗ khô
D. Cao su
Lời giải:
Đáp án: A
Vì than chì là chất dẫn điện chứ không phải là chất cách điện.
A. Một đoạn dây nhôm
B. Một đoạn dây nhựa
C. Một đoạn ruột bút chì
D. Một đoạn dây thép
Lời giải:
Đáp án: B
Vì nhựa là chất cách điện nên không cho dòng điện chạy qua.
A. Do các dây dẫn này bị nhiễm điện khi nhận thêm các electron.
B. Do các nguồn điện sản ra các electron và đẩy chúng dịch chuyển trong các dây dẫn.
C. Do các electron này bứt khỏi nguyên tử kim loại và chuyển động tự do trong dây dẫn.
D. Do cả 3 nguyên nhân nói trên.
Lời giải:
Đáp án: C
Dòng điện trong các dây dẫn kim loại là dòng electron tự do dịch chuyển có hướng. Các electron tự do này do các electron này bứt khỏi nguyên tử kim loại và chuyển động tự do trong dây dẫn.
| Đúng | Sai | |
| a. Trong các kim loại có rất nhiều electron tự do. | ||
| b. Kim loại cho các điện tích dịch chuyển qua nó. | ||
| c. Không khí không bao giờ cho dòng điện đi qua. | ||
| d. Trong mạch điện kín dây dẫn bằng đồng, các electron tự do trong dây dẫn dịch chuyển từ cực dương sang cực âm của nguồn điện. | ||
| e. Cao su là chất cách điện tốt hơn nhựa. |
Lời giải:
Câu đúng là: a, b, e.
Câu sai là : c, d.
|
1. Chất cách điện 2. Dòng điện 3. Chất dẫn điện 4. Dòng điện trong kim loại |
a. là do điện tích dịch chuyển có hướng. b. cho các điện tích dịch chuyển có hướng. c. không cho các điện tích dịch chuyển có hướng. d. là do các nguyên tử dịch chuyển có hướng. e. là do các electron tự do dịch chuyển có hướng |
Lời giải:
1. c 2.a
3. b 4. e
a. Bánh đĩa gắn liền với bàn đạp tương tự như … trong mạch điện kín.
b. Bánh răng [còn gọi là líp] gắn liền với bánh xe sau của xe đạp tương tự như … lắp trong mạch điện kín.
c. Dây xích vòng qua và khép kín giữa bánh đĩa và bánh răng của xe đạp tương tự như … trong mạch điện kín.
d. Các mắt xích của dây xích trong xe đạp tương tự như … có tại mọi nơi trong … của mạch điện kín.
e. Khi đạp bàn đạp thì bánh xe sau của xe đạp lập tức chuyển động tương tự như khi … thì quạt điện lắp trong mạch điện kín lập tức quay. Thật đúng là “nhanh như điện”.
Lời giải:
a. Nguồn điện
b. Quạt điện
c. Dây dẫy
d. Electron tự do- dây nối [dây dẫn]
e. Đóng công tắc