Estrutura e propriedades físicas do grafite

Bibliografia:

“Physical properties of graphite”, W. N. Reynolds

“Les Carbones”, A. Pacault (org.)

“Science of fullerenes and carbon nanotubes”, M. S. Dresselhaus et al.

Tópicos a serem discutidos:

Generalidades.

Comparação grafite × diamante.

Estrutura cristalina do grafite.

Estrutura de bandas.

Propriedades eletrônicas, magnéticas e térmicas.

Preparação de materiais grafíticos.

Hibridização sp2:

Grafite(estável)

Diamante(metaestável)

Grafite: Hibridização sp2

Estrutura hexagonal Anisotropia (planos grafenos)

Diamante: Hibridização sp3

Estrutura cúbica (fcc) Isotrópico

Grafite: Fortes ligações no plano

dC-C = 1,42 Å

Fracas ligações entre os planos

d002 = 3,35 Å

Elevado ponto de fusão

Ao longo dos planos grafenos:

Diamante: Arranjo tetraédrico

dC-C = 1,54 Å

Estrutura rígida e compacta

Elevada dureza

Elevado ponto de fusão

Elevada condutividade térmica

Isolante (alto gap)

Transparente à luz visível • Elevado módulo de elasticidade

• Elevada condutividade térmica

• Diamagnetismo acentuado

• Boa condução elétrica (semimetal)

• Elétrons localizados

• Elétrons deslocalizados

Compostos de grafite intercalado (GIC):

Grafite hexagonal:

A

B

A

Grafite romboédrico:

Diferentes sítios nos planos grafenos:

Informações cristalográficas: Quatro átomos por célula unitária

Parâmetros de rede:

o

A46,23 CCda

o

002 A70,62 dc

Classe de simetria: P63 / mmc (D6h4)

Volume da célula unitária: 2/3 2ca

Densidade cristalina:3g/cm26,2/4 Cm

Vetores de base:

Difração de raios X:

Distância interplanar:

Estrutura perfeita:

d002 = 3,35 Å

Estrutura turbostrática:

d002 = 3,44 Å

Materiais desordenados:

d002 3,7 Å

Sensível ao grau de grafitização