Grafit

Grafit (njem. Graphit, od gr?. γρ?φεıν: pisati), heksagonska modifikacija ugljika, znatno ra?irenija od kubi?ne modifikacije ? dijamanta. Ime je dobio po sposobnosti ostavljanja vidljiva traga na podlozi. U prirodi nastaje uglavnom pri metamorfozi sedimenata koji sadr?avaju ugljevitu tvar organskog podrijetla, kao npr. u Hrvatskoj u Psunju i Papuku, a ?ini se da se ugljik mo?e osloboditi iz kalcita asimiliranoga granitnom magmom (primjer ?ri Lanka). Dolazi u zrnatim, lisnatim i ljuskavim agregatima metalna sjaja, a mo?e biti i zemljasta izgleda, tamnosiv do crn. Kristalnu strukturu grafita ?ini prostorna mre?a paralelnih slojeva građenih od ugljikovih atoma. Atomi su u sloju povezani jakim kemijskim vezama u dvodimenzijsku mre?u pravilnih ?esterokuta, pa je grafit visokoga tali?ta, dobre toplinske i elektri?ne provodnosti u smjeru pru?anja sloja. Slojevi su pak međusobno povezani znatno slabijim vezama (razmak je između ugljikovih atoma iz susjednih slojeva oko 2,5 puta ve?i nego u sloju) i stoga se lako pomi?u i kli?u jedan preko drugoga, pa je grafit krhak, lako se kala, masna je opipa i podmazuju?eg djelovanja. Gusto?a mu je 2,25 g/cm³, vrlo je mekan (tvrdo?a po Mohsu 1), kemijski inertan, na zraku izgara pribli?no kod 730 °C, a u inertnoj atmosferi postaje plasti?an pribli?no na 2000 °C pa se mo?e modelirati u lon?i?e, cijevi i sl. Umjetno je proizveden prvi put 1896. dugotrajnim zagrijavanjem koksa i silicijeva dioksida na 2500 °C; danas se proizvodi pre?anjem i zagrijavanjem smolom oboga?enoga pra?kastog petrolkoksa u elektri?nim pe?ima na 2800 do 3000 °C (elektrografit). Premda je grafit stabilniji od dijamanta, mo?e se u njega prevesti pod visokim tlakom i temperaturom, uz ?eljezo kao katalizator.

Grafit se rabi kao materijal za izradbu lonaca i kalupa za taljenje i lijevanje metala, zatim za izradbu elektroda u elektri?nim ?lancima i elektrokemijskim reaktorima; upotrebljava se i kao termi?ki otporno mazivo, suspendiran u ulju dobro je sredstvo za za?titu od korozije i za podmazivanje satova, brava i malih strojnih dijelova. Slu?i i za izradbu olovaka, lu?nih svjetiljki, ?etkica i kontakata za elektri?ne motore. Ultra?isti grafit rabi se za moderatore neutrona u nuklearnim reaktorima i za proizvodnju → uglji?nih (grafitnih) vlakana velike ?vrsto?e, temperaturne otpornosti i elektri?ne provodnosti, koja nalaze svestranu primjenu (kompozitni materijali za zrakoplovnu industriju, svemirske letjelice i sl.). Piroliti?ki grafit nastaje toplinskim raspadom ugljikovodika te izdvajanjem ugljika iz plinske faze, a rabi se za izradbu grafitnih pe?i za elektrotermi?ko atomiziranje tvari na visokoj temperaturi, ?ime se npr. mogu odrediti tragovi plemenitih metala u morskoj vodi u koli?inama manjima od 1 : 1012. ? Grafit tvori lamelne ili interkalatne kemijske spojeve promjenljiva sastava, u kojima se ioni ili molekule drugih tvari (alkalijskih i prijelaznih metala te halogenida, oksida, sulfida i oksokiselina mnogih elemenata) ugrađuju između slojeva. Takvi spojevi s alkalijskim metalima velike su elektri?ne provodnosti i vrlo reaktivni, a rabe se u organskim i anorganskim sintezama. Reakcije nastajanja takvih grafitnih spojeva s oksokiselinama, npr. sumpornom, tehnolo?ki su va?ne, jer mogu biti uzrokom razaranja grafitnih elektroda u mnogim elektrokemijskim procesima.