Alkuperäinen vastaus: C
Grafiittielektrodin kemiallinen kaava on yksinkertaisesti C. Hiilen atomiluku on 6 ja suhteellinen atomimassa 12,011, ja grafiitti on yksi sen allotroopeista. Siihen ei liity kemiallista yhdistettä: elektrodi on valmistettu hiilestä, joka on järjestetty kiteiseen muotoon, sekä hyvin pieni määrä tuhkaa-, joka muodostaa mineraaliainetta. Siksi elektrodille kokonaisuutena ei voida kirjoittaa ionista tai molekyylikaavaa, ja oikea vastaus kysymykseen on symboli C.
Grafiitti hiilen allotrooppina
Hiiltä on useissa rakenteellisissa muodoissa, joilla on hyvin erilaisia ominaisuuksia. Timantilla on kolmiulotteinen tetraedrisidosverkko, ja se on sähköeriste. Fullereenit, nanoputket ja grafeeni ovat saman alkuaineen muita järjestelyjä. Grafiitti on termodynaamisesti stabiili muoto tavallisissa olosuhteissa, ja sitä käytetään elektrodeissa, koska siinä yhdistyy korkea sähkönjohtavuus ja poikkeuksellinen lämpöstabiilisuus. Kaikilla näillä materiaaleilla on sama kaava C, ja vain atomien järjestely eroaa.
Liimaus ja kerrosrakenne
Grafiitissa jokainen hiiliatomi muodostaa kolme sigmasidosta kolmeen naapuriin tasaisessa kuusikulmainen levyssä, jolloin neljäs elektroni on siirretty koko kerroksen yli. Tasossa olevan hiili-hiilisidoksen pituus on noin 142 pikometriä, ja vierekkäisiä kerroksia erottaa noin 335 pikometriä, ja heikot van der Waalsin voimat pitävät niitä yhdessä. Tämä kerrostettu hila selittää uunissa tärkeitä ominaisuuksia: elektronit liikkuvat helposti kerroksen sisällä, jolloin materiaali johtaa ja kerrokset liukuvat ja erottuvat helposti, minkä vuoksi grafiitti on pehmeää ja helppo työstää. Se selittää myös, miksi elektrodin ominaisuudet mitataan yhdensuuntaisesti ja kohtisuorassa ekstruusiosuuntaan nähden.
Teollisuuselektrodin puhtaus
Kaupallinen grafiittielektrodi sisältää yli 99 prosenttia kokonaishiiltä grafitisoinnin jälkeen. Loppuosa on tuhkaa, joka tulee koksissa ja pikessä olevasta mineraaliaineesta sekä pienestä määrästä rikkiä. Tavalliset teholaadut sallivat tuhkan tyypillisesti noin puoli prosenttia, kun taas ultra-korkeat-teholaadut pidetään huomattavasti alhaisemmilla tasoilla, koska tuhkaa{5}}muodostavat elementit voivat päästä teräskylpyyn. Rikkipitoisuutta pidetään myös alhaisena, yleensä alle 0,05 prosentissa, koska rikin kerääntyminen ei ole toivottavaa useimmissa teräslaaduissa. Kosteuspitoisuus on alhainen ja sitä säädellään varastointikäytännöllä.
Miksi kaavalla on merkitystä käytännössä
Kaavan C takana olevalla alkuainepuhtaudella on suoria kaupallisia seurauksia. Tuhkaelementit, kuten rauta, pii, alumiini ja kalsium, voivat muodostaa sulkeumia teräkseen tai kuluttaa energiaa uunissa, joten vähä-tuhkaa sisältävä elektrodi suojaa teräksen laatua. Alhainen rikkipitoisuus tekee elektrodista sopivan kriittisille teräslaaduille. Koska kemia on yksinkertainen, jäljellä olevat erot elektrodien välillä johtuvat rakenteesta ja prosessoinnista: koksihiukkasten koosta ja orientaatiosta, paistamisen ja kyllästyksen aikana saavutettavasta tiheydestä sekä grafitointilämpötilasta.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mikä on grafiittielektrodin kemiallinen kaava?
Se on C, alkuainehiilen symboli. Elektrodi on valmistettu grafiitista, ei yhdisteestä, joten mikään molekyylikaava ei koske koko kehoa.
K: Onko grafiittielektrodi puhdas elementti?
Sen massa on yli 99 prosenttia hiiltä. Jäljelle jää pieniä määriä-tuhkaa muodostavia mineraaleja ja rikkiä, ja niiden tasoa säädetään elektrodilaadun mukaan.
K: Miksi grafiitti johtaa sähköä, jos se on puhdasta hiiltä?
Jokainen kerroksen hiiliatomi muodostaa yhden siirretyn elektronin, joten varaus liikkuu vapaasti kuusikulmaisissa levyissä. Tämä on rakenteen ominaisuus, ei minkään lisäaineen.
K: Mikä on sidoksen pituus ja kerrosväli grafiitissa?
Tasossa olevan hiili-hiilisidoksen pituus on noin 142 pikometriä ja kerrosten välinen etäisyys on noin 335 pikometriä, ja kerroksia pitelevät heikot van der Waalsin voimat.
K: Kuinka paljon tuhkaa saa olla elektrodissa?
Tavalliset teholuokat sallivat yleensä noin 0,5 prosenttia tuhkaa, kun taas korkeatehoiset ja erittäin -korkeat-tehot määritetään alemmille tasoille teräksen puhtauden suojelemiseksi.
K: Eroaako kaava RP-, HP- ja UHP-elektrodien välillä?
Ei. Kaikki kolme ovat hiiltä. Ne eroavat enemmän raaka-aineista, tiheydestä, resistiivisyydestä, lämpölaajenemisesta ja tuhkapitoisuudesta kuin kemiallisesta kaavasta.