هل الجرافيت يوصل الكهرباء: 13 حقيقة يجب أن تعرفها


الجرافيت هو شكل متآصل من الكربون يتكون من أكياس من طبقات الكربون. اسمحوا لنا أن نعرف عن إجراء طبيعة الجرافيت.

يعد الجرافيت موصلًا جيدًا للكهرباء على الرغم من أن الكربون لا يساهم في التوصيل. على المقياس النانوي ، يواجه اتجاه ذرات الكربون في شبكة الجرافيت اتجاهات مختلفة ، لذا فإن التوصيل الكهربائي ممكن في الجرافيت.

الجرافيت مادة صلبة بلورية مع خلية وحدة محددة جيدًا ، وهي مساهمة كبيرة في التوصيل الكهربائي. دعونا نركز على الحقائق المتعلقة بالتوصيل الكهربائي في الجرافيت.

هل يمكن استخدام الجرافيت كموصل كهربائي؟

يستخدم الجرافيت على نطاق واسع كمواد تشحيم جافة. دعونا نركز على كيفية استخدام الجرافيت كموصل كهربائي.

الجرافيت هو أكثر نظائر الكربون استقرارًا ويستخدم فقط في التوصيل الكهربائي لمسافات قصيرة ، مثل الفرش في محركات التيار المستمر. لا يمكن تنفيذه كموصل كهربائي في الأسلاك الطويلة بسبب قوة الشد والمرونة.

الجرافيت ضعيف ميكانيكيًا ، وليس مرنًا جدًا ، وليس له خاصية شد. يتميز الجرافيت بمقاومته العالية مقارنة بالنحاس ، لذلك يستخدم في الغالب في المقاومات ومقاومات مقاومة الريوستات.

كيف يكون الجرافيت موصل كهربائي؟

يقال أن المادة موصلة للكهرباء إذا كان هناك إزاحة للإلكترونات في الغلاف الخارجي. دعونا نقدم عملية التوصيل الكهربائي في الجرافيت.

تشبه بنية الرابطة لذرات الكربون في الجرافيت الطبقات التي تشترك فيها كل ذرة كربون في رابطة مع ثلاث ذرات أخرى تاركة إلكترونًا احتياطيًا واحدًا. الإلكترون الاحتياطي حر في التحرك حول الشبكة التي تحمل الشحنات. في هذا الطريق، الجرافيت بمثابة موصل كهربائي.

يتكون الجرافيت من طبقات ذرة الكربون ، ويمكن للإلكترون الإضافي لكل كربون أن يولد بحرًا من الإلكترونات غير الموضعية المتاحة للتوصيل.

لماذا الجرافيت يوصل الكهرباء؟

تحدد الموصلية الكهربائية للمادة القياس الكمي للشحنات المتاحة. دعونا نوضح سبب التوصيل الكهربائي في الجرافيت.

يقوم الجرافيت بتوصيل الكهرباء لأنه يتكون من إلكترونات بي محدودة بشكل غير محكم مع تفاعل ضعيف من Vander Waals في كل طبقة. وبالتالي ، يمكن بسهولة تحرير هذه الإلكترونات من الحركة وتحمل كمية عديدة من الشحنات على طول الهيكل الشبكي لتوصيل الكهرباء.

يحمل تدفق الإلكترونات غير المحددة من كل طبقة الشحنات. إنه يجعل طريقة خالية من حركة المرور الأخرى للتوصيل بسبب ضعف قوة Vander Waals بين الطبقات.

متى يوصل الجرافيت الكهرباء؟

يمكن للمادة توصيل الكهرباء عند تحرير إلكترون لكل ذرة. دعنا نعرف سيناريو التوصيل الكهربائي في الجرافيت.

عندما يتم تجميع طبقات الجرافين معًا لتشكيل الجرافيت الصلب ، يتم إنشاء بحر من الإلكترونات الحرة. في ظل هذه الظروف ، يمكن للجرافيت توصيل الكهرباء.

ما هي الموصلية الكهربائية للجرافيت؟

الموصل الكهربائي هو أي مادة قادرة على السماح للتيار الكهربائي بالمرور من خلالها. دعونا نوضح التوصيل الكهربائي للجرافيت.

تقدر الموصلية الكهربائية للجرافيت بحوالي 104 SCM-1. تحدث الموصلية الكهربائية في الجرافيت دائمًا بشكل عمودي على طبقات الكربون.

هل الجرافيت موصل جيد للكهرباء؟

تسمى المادة الموصل الجيد عندما يكون لديها أقصى ميل لتكوين إلكترون حر بعد الترابط. دعونا نكتشف كيف يمكن أن يكون الجرافيت موصلًا جيدًا.

الجرافيت موصل جيد للكهرباء. الميل لتكوين إلكترون متحرك لكل ذرة كربون يجعل الجرافيت موصلًا جيدًا. تتجول هذه الإلكترونات المتنقلة حول الشبكة الحاملة للشحنات مما يخلق فجوة تؤدي إلى توصيل كهربائي جيد في الجرافيت.

هيكل وترابط الجرافيت

الجرافيت مادة صلبة هشة متعددة الطبقات ، وتعرف كل طبقة باسم الجرافين. دعونا نصور هيكل الترابط للجرافيت.

  • هيكل الجرافيت - ذرات الكربون محاذاة بطريقة قرص العسل. يتم تهجين كل ذرة كربون sp3 باستخدام هندسة مستوية مثلثية.
  • ترابط الجرافيت - كل ذرة كربون مرتبطة ببعضها البعض بواسطة رابطة تساهمية قوية. يبلغ طول الرابطة بين كل ذرة 0.142 نانومتر ، والمسافة بين الكواكب 0.335 نانومتر.
هيكل الجرافيت
صورة ائتمانات: ويكيميديا ​​مشتركة
s

هناك نوعان من ترتيب الجرافيت يعتمدان على تكديس طبقات الجرافين في الشبكة تسمى الجرافيت ألفا وبيتا. تسلسل ترتيب الجرافيت ألفا في الطبقة هو ABAB ، بينما تسلسل ترتيب الجرافيت بيتا هو ABCABC.

خصائص الجرافيت

الجرافيت مادة صلبة لها خصائص فيزيائية وكيميائية. دعونا نفهم بعض خصائص الجرافيت.

  • الجرافيت بلوري بطبيعته ناعم وصابون للمس.
  • الجرافيت مادة معتمة ، سوداء رمادية.
  • الجرافيت أملس وزلق وأخف من الماس.
  • يمكن للجرافيت توصيل الحرارة والكهرباء.
  • الجرافيت غير سام وغير قابل للاشتعال.
  • يحتوي الجرافيت على درجة انصهار وغليان عالية.

استخدامات الجرافيت كموصل كهربائي

يتمتع الجرافيت بقدرة عالية على التحمل للحرارة ، لذلك يتم استخدامه كموصل كهربائي. دعونا ندرج بعض استخدامات الجرافيت كموصل كهربائي.

  • تتكون الأجهزة الإلكترونية المحمولة من بطاريات مصنوعة من الجرافيت. مشغلات الأقراص المضغوطة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية حتى بطارية السيارات الكهربائية تستخدم الجرافيت.
  • يستخدم الجرافيت كقطب كهربائي في خلية كهروكيميائية.
  • يستخدم الجرافيت أيضًا في الفرش الكهربائية والدهانات الكهربائية.

هل الجرافيت يوصل الحرارة؟

يشبه توصيل الحرارة في أي مادة التوصيل الكهربائي. دعونا نفهم التوصيل الحراري للجرافيت.

الجرافيت موصل جيد للحرارة. إنها توصل الحرارة بسبب ضعف تفاعل Vender Waals بين طبقات الجرافين. نظرًا لأن الجرافيت يتكون من إلكترون واحد حر في الغلاف الخارجي للكربون بسبب الترابط غير المحدد في الطبقة مما يؤدي إلى التوصيل الحراري.

لماذا الجرافيت لديه نقطة انصهار عالية؟

تعتمد قيمة درجة انصهار العديد من المواد على وجود قوة فاندر فالس. دعونا نناقش نقطة انصهار الجرافيت.

يحافظ الهيكل السداسي على طبقات الجرافيت بواسطة قوة Vander Waals بين الطبقات المتوازية ، وتصبح الرابطة التساهمية بين الجزيئات أقوى ، مما يتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة لكسر التفاعل. لذلك الجرافيت لديه نقطة انصهار عالية لكسر الرابطة.

لماذا الماس لا يوصل الكهرباء؟

الماس هو أيضًا تآصل للكربون يختلف عن الجرافيت بسبب الترتيب الشبكي للكربون. دعونا نركز على التوصيل الكهربائي للماس.

الماس هو موصل ضعيف للكهرباء لأنه يتكون من الكربون من أربعة إلكترونات تكافؤ حيث يشارك كل إلكترون في الارتباط مع ذرة الجار الأخرى ، ولا يُترك أي إلكترون احتياطي حرًا للتحرك حول الشبكة لحمل الشحنات.

سبب آخر لإظهار الماس ضعيف التوصيل الكهربائي هو عدم وجود قوة Vander Waals بين طبقات الماس.

في الختام

دعونا نختتم هذا المنشور من خلال استنتاج أن الجرافيت موصل جيد جدًا للكهرباء بسبب هيكله البلوري مع استخدام محدود في قطعة من المعدات الكهربائية في العالم الحقيقي.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات

رابط إلى هل يمكن أن يكون المجال الكهربائي سالبًا؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

هل يمكن أن يكون المجال الكهربائي سالبًا؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

المجال الكهربائي هو منطقة محاطة بجسيم مشحون. في هذه المقالة ، سنناقش ما إذا كان هذا الحقل يمكن أن يكون سالبًا أم لا اعتمادًا على الشحنة. لا يمكن للمجال الكهربائي أبدًا ...

link to هل الطاقة الحرارية الأرضية متجددة أم غير متجددة؟ 7 حقائق

هل الطاقة الحرارية الجوفية متجددة أم غير متجددة؟ 7 حقائق

بناءً على انقراض مصادر الطاقة ، فإننا نستمد الطاقة على أنها متجددة وغير متجددة. دعونا نناقش الطاقة الحرارية الأرضية المتجددة أو غير المتجددة. الطاقة الحرارية الأرضية متجددة. و ...