碳、炭素和石墨的关系

碳、炭素和石墨的关系
经常在各种文献上看到 碳素材料 石墨电极等 石墨阳极板阴极板等等 刚接触这行业的人 常常不清楚怎么区分这些石墨与炭素和碳之间的关系；经翻阅资料文献，本文中为大家解惑。

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碳——化学元素，C。



炭——固体材料C/H>10。

炭素制品是指使用无定型碳原料（例如煤炭、石油焦、沥青焦等）提纯后的碳制品。随原料和加工工艺的不同，这类炭素制品中的碳元素晶体结构含的石墨晶体结构比例会有所不同。一般来说是含的石墨晶体结构成分越多，碳的纯度越高，性能和价格就越高。由于炭素材料与石墨材料本质上的区别并不大，很多炭素制品也被冠以了“石墨XX”的称谓。这也 是石墨和炭素两个词汇概念产生混淆的根源。例如炼钢工业中常用的大型电极称为“石墨电极”，其实它是炭素制品，并非真正意义上的石墨制成的电极。从外观形式上说，常见炭素制品体积较大，如冶金用电极、冶炼炉的内衬砖（炭素块），炭素散热器等等。

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石墨材料——六方结晶形碳分子结构

石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。石墨有天然石墨和人造石墨之分。天然石墨矿又分为土状石墨和鳞片石墨，其中鳞片石墨是更为优质的天然石墨。人造石墨则是指将属于无定型碳分类的炭素材料进深加工，提高了碳的纯度，进一步增加了石墨状晶体结构的比例后获得的石墨材料。石墨材料跟炭素材料一样可以制成电极、耐火材料等工业品。但是由于其具有更多的优异特性，纯度更高，信瑞达石墨所生产的产品在许多高端领域都有应用。例如太阳能光伏、电子半导体、工业炉高温处理、机械加工、有色金属冶炼、电火花加工、金刚石烧结模具、模具、太阳能光伏、化工、核工业和石英等行业。

炭素材料的主要化学成分是碳，但还含有氢、氧、硫、甚至金属等其他元素。其中氢这一元素，不管选用什么原料，在制造过程中热处理的温度，不管高到什么程度，也始终是不能完全除掉的。什么样的物质才叫炭素材料，对这一问题，国际炭素术语与表征委员会，曾经有过较长时间的讨论。E·Fitzer曾建议C/H原子比大于10的、以碳为主要成份的固体物质，才可以称为炭素。这是一种简单明了，而又相当科学的方法，很有价值。当然，“10”这个界限，还可以再斟酌。物料和元素，在概念上是截然不同的。正如郭沫若所说，作为一种物料的炭素，一烧就“化为乌有”了。但作为元素的碳，则是烧不掉的，只是存在的形式改变了，变成存在于气态的二氧化碳之中。总之，碳元素和炭素材料不是一码事，不能混为一谈，应避免用同一个字来加以表述。

一个相当重要的原因，就是炭素界的国外同行，他们所用的词汇，相当混乱。通过粗心的移译，就可能把这种混乱引了进来。试以英语为例，carbon一词，在炭素行业的使用中，至少有下列三种含义：

1.碳，第六号化学元素。

2.炭素、炭素材料的总称

3. 炭质、炭质材料、非石墨质炭素材料

这三种含义，在使用中常常互相混淆，有时指炭素材料的总称，有时又单指炭质材料；在这种情况下，把碳元素和炭材料两种不同的概念，用同一个字来表述，必然会引起混乱。

碳是一种元素名称，炭素材料其实是含有较多无定型碳结构的碳材料。石墨材料则是以石墨晶体为主的碳材料。二者都具有很多相同共性，但又有明显区别。

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