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: Diamante: Hibridização sp2 Estrutura hexagonal Anisotropia (planos grafenos) Diamante: Hibridização sp3 Estrutura cúbica (fcc) Isotrópico
Grafite: Diamante: 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: Volume da célula unitária: Densidade cristalina: Classe de simetria: P63 / mmc (D6h4)
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