Was sind die Eigenschaften von Graphit?
Graphit ist ein Allotrop des Elements Kohlenstoff, was bedeutet, dass es im Vergleich zu anderen Kohlenstoffformen eine von mehreren Formen des reinen Elements mit einer einzigartigen Anordnung seiner Atome ist. Die Anordnung von Kohlenstoffatomen in Graphitmolekülen verleiht dieser Substanz einige einzigartige Eigenschaften. Es kann als Schmiermittel verwendet werden und weist Eigenschaften auf, die normalerweise nur Metallen zugeschrieben werden. In gewisser Weise ähnelt es auch der Kohle. Diese ungewöhnliche Kombination von Eigenschaften macht Graphit für eine Reihe von verschiedenen Anwendungen geeignet.
Der Name für die Substanz Graphit wurde im 18. Jahrhundert von einem deutschen Geologen geprägt, der das griechische Wort "grapho", was "schreiben" bedeutet, wegen seiner Verwendung in Bleistiften anpasste, eine Verwendung, die bis heute üblich ist. In dieser Anwendung wird Graphit oft als "Bleistiftmine" oder "Mine" bezeichnet, was jedoch irreführend ist, da es überhaupt kein Blei enthält. Graphit ist ein natürlich vorkommendes Mineral aus reinem elementarem Kohlenstoff.
Die physikalischen Eigenschaften von Graphit sind der Kohle sehr ähnlich. Seine Moleküle sind in sechseckigen Gittern angeordnet, die flächige Anordnungen bilden. Es ist diese molekulare Konfiguration, die zu den hervorragenden Eigenschaften von Graphit als Schmiermittel beiträgt, sowohl in trockener Form als auch suspendiert in flüssigem Öl. Es ist eines der weichsten aller natürlich vorkommenden Mineralien und lässt sich leicht mit dem Fingernagel kratzen. Es erscheint als dunkler, silbriger Feststoff.
Wie Kohle, mit der es chemisch identisch ist, findet sich Graphit manchmal in großen Adern in bestimmten metamorphen Gesteinen oder als kleine, verstreute Flocken in einer Vielzahl von Mineralien. Die Eigenschaften von Graphit machen es jedoch ungeeignet für die Verwendung als Brennstoff, da es sehr schwer zu verbrennen ist. Ebenso ist Graphit chemisch sehr stabil und nahezu inert.
Eine der interessantesten Eigenschaften von Graphit ist seine Leitfähigkeit. Graphit leitet Elektrizität, was für eine Substanz, die kein Metall ist, ungewöhnlich ist, zumal mindestens ein anderes elementares Kohlenstoff-Allotrop, Diamant, überhaupt nicht leitend ist und tatsächlich ein sehr guter Isolator ist. Es ist jedoch nicht so leitfähig wie ein Metall und wird manchmal als Halbleiter klassifiziert. Eine weitere interessante Eigenschaft von Graphit sind die starken anisotropen Eigenschaften der Wärme- und Schallleitung. Dies bedeutet, dass es Wärme und Schall in eine Richtung sehr gut leitet, in andere Richtungen jedoch schlecht.
Wissenschaft und Industrie haben für Graphit viele Verwendungen gefunden. Neben seiner Anwendung als Füllstoff für Bleistifte und einer Vielzahl hochwirksamer Schmiermittel ist Graphit aufgrund seiner Eigenschaften unter anderem für die Herstellung von Stahl, leichten, hochfesten Verbundwerkstoffen und als Komponente für Verbundbremsbeläge geeignet Verwendet. Seine Weichheit scheint es zu einer seltsamen Wahl für hochfeste Verbundwerkstoffe zu machen, wie sie in Skiern und Angelruten verwendet werden. Doch während die flachen Blattformationen seiner Moleküle es weich machen, können diese Blätter aufgrund von gewalzt und zu Fasern mit enormer Festigkeit geformt werden die starken Bindungen zwischen den einzelnen Atomen.