Grafiit

Grafiit on süsiniku tavatingimustes stabiilseim vorm.

Grafiidi nimetas nii 1789. aastal Abraham Gottlob Werner, moodustades selle kreeka sõnast γραφειν, mis tähendab 'joonistama' või 'kirjutama'.

Struktuurilt koosneb grafiit tasandilistest lehtedest, millel süsiniku aatomid paiknevad korrapäraste kuusnurkadena. Lehtedevaheline side on nõrk, seetõttu on grafiit pehme (kõvadus Mohsi skaalal 1–2). Tema tihedus on 2,09–2,23 g/cm³.

Grafiit juhib voolu läbi tasandite. Kihtide vahel on juhtivus halb. Erinevalt teemandist, mis elektrit ei juhi, on grafiit poolmetall ja seda saab kasutada näiteks kaarlambi elektroodides.

Grafiiti võib käsitleda söe kõige väärtuslikuma vormina kütteväärtuse poolest, see on napilt suurem kui antratsiidil ja sellepärast nimetatakse grafiiti ka metaantratsiidiks. Sellegipoolest ei kasutata grafiiti harilikult kütusena, sest grafiiti on raske süüdata.

Kuumutamisel reageerib grafiit õhuhapniku ja mõne muu ainega. Inertses keskkonnas sublimeerub grafiit temperatuuril 3800 °C.

Grafiidi struktuur

Grafiit on kihilise ehitusega aine. Samas kihis on aatomite kaugus üksteisest 0,142 nm, kihtide kaugus üksteisest on 0,335 nm. Samas kihis olevad aatomid on omavahel seotud kovalentsete sidemetega, kihtide vahel mõjuvad aga ainult nõrgad molekulidevahelised jõud. Seetõttu on grafiit suhteliselt pehme, lagunedes mehaanilisel mõjutusel kergesti kihtideks. Niisuguse omaduse tõttu saab grafiiti kasutada näiteks pliiatsisüdamike materjalina või määrdeainetes.

Grafiidil on kaks vormi alfa- ja beetagrafiit, millel on väga sarnased füüsikalised omadused. Alfagrafiiti saab muuta beetagrafiidiks mehaanilise mõjutamise abil. Beetavorm muutub alfavormiks ise, kui seda kuumutada temperatuurini 1300 °C.

Esinemine

16. sajandi algul avastati Inglismaal Cumbrias Borrowdale'i lähedal Seathwaite'is maailma kõige puhtam grafiidilade. Talupojad leidsid, et see sobib väga hästi lammaste märgistamiseks. See grafiidilade oli eriliselt paks ja puhas ning seda sai kergesti pulkadeks saagida.

2008. aastal toodeti maailmas 1,11 miljonit tonni looduslikku grafiiti, enamasti Hiinas (800 kt). Veel toodeti palju grafiiti Indias (130 kt), Brasiilias (76 kt), Põhja-Koreas (30 kt) ja Kanadas (26 kt). USA looduslikku grafiiti ei tooda, kuid sünteetilist grafiiti tootis ta 198 kt

2016. aastal toodeti maailmas 1,2 miljonit tonni looduslikku grafiiti. Suurimad tootjad olid: Hiina 780 kt, India 170 kt, Brasiilia 80 kt, Türgi 32 kt ja Pöhja-Korea 30 kt. USA looduslikku grafiiti ei tooda, kuid sünteetilist grafiiti toodeti 134 kt.

Vaata ka