Jakie są właściwości grafitu?

Grafit jest alotropem węgla pierwiastkowego, co oznacza, że ​​jest on jedną z wielu różnych postaci czystego pierwiastka o unikalnym układzie jego atomów w porównaniu z innymi formami węgla. Układ atomów węgla w cząsteczkach grafitu nadaje tej substancji wyjątkowe właściwości. Może być stosowany jako smar i ma właściwości, które zwykle przypisuje się tylko metalom. Pod pewnymi względami jest również podobny do węgla. Ta niezwykła kombinacja właściwości sprawia, że ​​grafit nadaje się do wielu różnych zastosowań.

Nazwa grafitu substancji została wymyślona przez niemieckiego geologa w XVIII wieku, który zaadaptował greckie słowo „grapho”, co oznacza „pisać” ze względu na jego użycie w ołówkach, które jest nadal powszechne. W tym zastosowaniu grafit jest często nazywany „ołówkiem” lub „ołówem”, ale jest to mylące, ponieważ w ogóle nie jest ołówem. Grafit to naturalnie występujący minerał złożony z czystego węgla elementarnego.

Fizyczne właściwości grafitu są bardzo podobne do węgla. Jego cząsteczki są ułożone w sześciokątne kraty, które tworzą układy podobne do arkusza. To właśnie ta konfiguracja molekularna przyczynia się do doskonałych właściwości grafitu jako środka poślizgowego, zarówno w postaci suchej, jak i zawieszonej w cieczy, zwykle oleju. Jest to jeden z najbardziej miękkich ze wszystkich naturalnie występujących minerałów i łatwo go zarysować paznokciem. Wygląda jak ciemna, srebrzysta bryła.

Podobnie jak węgiel, z którym jest chemicznie identyczny, grafit czasami znajduje się w dużych żyłach w niektórych skałach metamorficznych lub jako małe rozproszone płatki w różnych minerałach. Jednak właściwości grafitu sprawiają, że nie nadaje się on jako paliwo, ponieważ jest bardzo trudny do spalania. Podobnie grafit jest chemicznie bardzo stabilny i prawie obojętny.

Jedną z bardziej interesujących właściwości grafitu jest jego przewodnictwo. Grafit przewodzi elektryczność, co jest niezwykłe w przypadku substancji, która nie jest metalem, zwłaszcza, że ​​co najmniej jeden elementarny alotrop węglowy, diament, w ogóle nie przewodzi i jest w rzeczywistości bardzo dobrym izolatorem. Nie jest jednak tak przewodzący jak metal i czasami jest klasyfikowany jako półprzewodnik. Inną interesującą właściwością grafitu jest jego silne anizotropowe właściwości przewodzenia ciepła i dźwięku. Oznacza to, że bardzo dobrze przewodzi ciepło i dźwięk w jednym kierunku, a słabo w innych kierunkach.

Nauka i przemysł znalazły wiele zastosowań grafitu. Oprócz zastosowania jako wypełniacz do ołówków i szerokiej gamy wysoce skutecznych środków smarnych, właściwości grafitu sprawiają, że nadaje się do stosowania w produkcji stali, lekkich materiałów o wysokiej wytrzymałości oraz jako składnik kompozytowych okładzin hamulcowych, a także wielu innych wykorzystuje. Wydaje się, że jego miękkość sprawia, że ​​jest to dziwny wybór dla kompozytów o wysokiej wytrzymałości, takich jak te stosowane w nartach i kijkach wędkarskich, ale podczas gdy płaskie formacje cząsteczek sprawiają, że jest miękka, arkusze te można zrolować i uformować w włókna o ogromnej wytrzymałości z powodu potężne wiązania między poszczególnymi atomami.