化学辞典 第2版 「グラファイト化合物」の解説
グラファイト化合物
グラファイトカゴウブツ
graphite compound
黒鉛(graphite)は，Cの二次元ポリマー層が平行に重なった構造であるが，その層間に各種のイオン，原子，分子が入ってできた化合物のこと．次の2種類に大別される．【Ⅰ】電気伝導性があるもの(場合によってはむしろ層間距離が増大する)：挿入型化合物(intercalation compound of graphite)．黒鉛の層間に入るものが，アルカリ金属，各種のハロゲン化物，酸化物，硫化物，オキソ酸などの場合がある．
(1)アルカリ金属の化合物；たとえば，CnLi(n ＝ 6，12，18など)．Liと黒鉛とを一緒に加熱反応させると得られる．ほかのアルカリ金属化合物も同様にして得られる．普通，大きい原子の化合物のほうが，CnMのnは大きい．黒鉛の平行なCの層間にMは規則的に並ぶ(普通，黒鉛の C6 六角形の中心の直上に位置する)．ただし，配置は化合物によって異なり，また，各層間でなく，一層おき，または多層おきに入ったものもある．原子の挿入により黒鉛の層間距離は増大する．電気伝導性は黒鉛より増加し，黒鉛の層面に直角方向で増大する．常磁性，反応性が大きい．K8Cは0.16 K で超伝導状態になることが知られている．
(2)ハロゲン化物との化合物；黒鉛と各ハロゲン化物を封管中で加熱反応させるか，非水溶媒中で反応させると生成する．層間に入るのは，HF，ClF3，BrF3，XeF6，BaCl2，CuCl2，HgCl2，BCl3，AlCl3，FeCl3，CoCl3，ZrCl4，PtCl4，SbCl5，WCl6，UCl6，CuBr2など多種である．これらも黒鉛より電気伝導性が増したものがある．
(3)酸化物，硫化物，オキソ酸などとの化合物；SO3，CrO3，Sb2S3，H2SO4，H3PO4，HClO4なども層間に入る．【Ⅱ】電気伝導性がないもの：入った原子が黒鉛のCと強い結合をつくり，黒鉛の層状平面にひだを生じている．酸化物(酸化グラファイト(graphite oxide)またはgraphitic acidという)と，フッ化物(フッ化グラファイト)がこれに相当する．
(1)酸化物；黒鉛を濃硝酸と硫酸との混合物，または発煙硝酸とKClO4(またはKMnO4)との混合物と反応させると生成する．淡黄色の不安定な固体．黒鉛の各層の平面が，面に直角方向にC-O結合を生じるためにひだを生じて凹凸になる．層間距離も増大して，6～7 Å に達する．
(2)フッ化物(graphite fluoride)；CnF(n ＝ 1，および2 ＜ n ＜ 5)．黒鉛とフッ素(または F2 ＋ HF)を直接反応させると得られる．反応条件，温度により，生成物はC4F，(CxF)n，(CF)n の3種類に大別される．C4Fは室温近くで黒鉛に気体状のHF ＋ F2 を反応させると得られる．青黒色の固体で，電気伝導性がいくらか残る．黒鉛の層平面構造が残るが，面間隔は5.34 Å 程度で黒鉛よりずっと大きい．黒鉛の層に直交する方向にFがCと結合し，黒鉛の層平面はひだを生じている．いずれも電気伝導性は小さく，溶媒に不溶．室温では安定である．約600 ℃ 以上で分解が起こる．[CAS 1399-57-1:(C4O(OH))n][CAS 11113-63-6:(CxF)n(x ＝ 1，2)]
出典 森北出版「化学辞典（第2版）」化学辞典 第2版について 情報