A. 化學問題
化學式都是C
石墨的化學性質
石墨是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構，見圖1—1。每一網層間的距離為3.40人，同一網層中碳原子的間距為1．42A。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。
石墨質軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3～5。比重為1．9～2．3。在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。
自然界中純凈的石墨是沒有的，其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等雜質。這些雜質常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現。此外，還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體部分。因此對石墨的分析，除測定固定碳含量外，還必須同時測定揮發分和灰分的含量。
石墨的工藝特性主要決定於它的結晶形態。結晶形態不同的石墨礦物，具有不同的工業價值和用途。工業上，根據結晶形態不同，將天然石墨分為三類。
1．緻密結晶狀石墨
緻密結晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大於0．1毫米。晶體排列雜亂無章，呈緻密塊狀構造。這
種：石墨的特點是品位很高，一般含碳量為60～
65％，有時達80～98％，但其可塑性和滑膩性不
如鱗片石墨好。
2．鱗片石墨
石墨晶體呈鱗片狀；這是在高強度的壓力下變質
而成的，有大鱗片和細鱗片之分。此類石墨礦石的特
點是品位不高，一般在2～3％，或100～25％之
間。是自然界中可浮性最好的礦石之一，經過多磨多
選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤滑性、
可塑性均比其他類型石墨優越；因此它的工業價值最
大。
3．隱晶質石墨
隱品質石墨又稱非晶質石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小於1微米，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性也差。品位較高。一般的60～80％。少數高達90％以上。礦石可選性較差。
石墨由於其特殊結構，而具有如下特殊性質：
1） 耐高溫型：石墨的熔點為3850±50℃，沸點為4250℃，即使經超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數也很小。石墨強度隨溫度提高而加強，在2000℃時，石墨強度提高一倍。
2） 導電、導熱性：石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導熱系數隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。
3） 潤滑性：石墨的潤滑性能取決於石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數越小，潤滑性能越好。
4） 化學穩定性：石墨在常溫下有良好的化學穩定性，能耐酸、耐鹼和耐有機溶劑的腐蝕。
5） 可塑性：石墨的韌性好，可年成很薄的薄片。
6） 抗熱震性：石墨在常溫下使用時能經受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產生裂紋。
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金剛石物理化學性質
(1)化學成分：C。常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。
(2)顏色：常見的為淺黃色、淺黃褐色、淺黃綠色、褐色，無色(淺黃白、白、優白)佔有一定數量，玫瑰色、粉紅色、淺藍色、綠色、黑色、茶色十分稀少。
(3)透明度：無色及淺色金剛石均成透明狀，在無色中的白、優白金剛石測定透過率達95%以上，深色金剛石及具毛玻璃蝕象的透明度減弱呈現半透明狀，當金剛石中包體含量增加亦影響透明度。
(4)硬度：摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大於菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大於六面體晶面硬度。
(5)密度：金剛石密度與金剛石晶體中的包含物密切相關，無色透明質純的金剛石密度為3.52g/cm3，當具有包含物時密度為3.44~3.53g/cm3。
(6)偏光性：絕大多數金剛石在偏光下顯示非均性，金剛石屬等軸晶系礦物，理論上應為均質性，但由金剛石形成於壓力變化的地質體中，由於應力作用使金剛石晶體內結構產生局部錯位，因而顯示不均勻的非均質性，表現在消光上的不一致性，干涉色很低的一級灰色，極少數還可測得一軸晶干涉圖像。
(7)折射率(N)：2.4493(λ436μm)、2.4354(λ486μm)、2.4237(λ546μm)、2.4176(λ589μm)、2.4103(λ656μm)。
(8)反射率(R)：油浸下5.308%，空氣中17.29%。
(9)親油疏水性：金剛石是一種親油疏水性礦物，在晶體表面擦上油質後可見暈色，在晶面上滴上油珠立即擴散，而滴上水珠則不擴散，因此在選礦中利用油選可將金剛石分離出來。
(10)電磁性：金剛石為無磁性重部分礦物(p>2.9)因此在選礦中不能採用電磁選(中磁性、弱磁性)方法。
(11)導電性：絕大多數金剛石是電介質，電阻率：5104Ω.cm，Ⅰ型及Ⅱ型(Ⅱa)金剛石為絕緣體，比電阻>1016Ω.cm，I型(H b)金剛石為P型半導體，比電阻10~103Ω.cm，溫度上升到600℃或下降到-150℃時，電阻提高。
(12)剛度、強度：金剛石具有極大的彈性模量，是自然界最高的磨削材料，彈性模量達90000kg/mm。摩擦系數小，有極高的抗磨能力，因此在金剛石選礦中利用這一特性，採用球磨機、錐形磨礦機來分離金剛石。但金剛石極脆，不能承受正向的外力撞擊。
(13)熔點：金剛石熔點達4000℃，在空氣中燃燒溫度為850~1000℃，在純氧中720~800℃燃燒，金剛石發出淺藍色火焰，並轉化成二氧化碳。
(14)發光性：在X射線下金剛石產生天藍色、淺綠色熒光，在長波、短波紫外線下產生淺黃、天藍熒光，但有相當一部分不發光。有的在日光下曝曬後發淺藍色磷光。陰極射線下顯藍、綠熒光。
(15)光澤：屬標准金剛光澤，由於熔蝕作用及毛玻璃蝕象等可出現油脂光澤或光澤減弱。
(16)色散：金剛石色散為0.044。在自然光的照射下，具備一定的入射角度在鑽石表面產生分解的光譜色，俗稱火彩(影響鑽石火彩強弱還與體色、凈度、刻面角度等有關)。
(17)熱導性：金剛石熱導性好，熱導率高達669.89~2009.66W/(m•℃)，其中Ⅱ型(Ⅱa)金剛石熱導性極好，在液氮溫度下為銅的2.5倍，在室溫下為銅的5倍。
(18)熱膨脹：熱膨脹系數小。
(19)解理：|111|中等，|110|不完全。
(20)斷口：見殼狀。
(21)化學穩定性：化學性質非常穩定，在酸、鹼中均不分解，在熔融的硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉中溶解。