الگرافيت أحد أشكال الكربون المتآصلة. وبعكس الألماس، فالجرافيت موصل للكهرباء ويمكن استخدامه، على سبيل المثال، في أقطاب الأقواس الكهربائية.

الاستخدامات

يستخدم الصناعيون الجرافيت في كثير من المنتجات. وعلى سبيل المثال يقومون بتقويته بالصلصال، لإنتاج مادة أقلام الرصاص التي نسميها رصاصًا. وفي وقت ما كان الناس يطلقون على الجرافيت خطأ اسم الرصاص، ولكن الرصاص أكثر كثافة من الجرافيت. والاسم جرافيت مشتق من حدثة يونانية معناها يخط. وقد أُطلق الجيولوجي الألماني أبراهام فيرنر هذا الاسم عليه سنة 1789م.

التواجد

وينتشر خام الجرافيت الطبيعي على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. والدول الرئيسية المنتجة للجرافيت الطبيعي وفقًا لترتيب الأهمية هي: الصين وكوريا الجنوبية والمكسيك والنمسا. ويمكن تصنيع الجرافيت من فحم الكوك بتسخينه في أفران كهربائية. وقد طوَّر المخترع الأمريكي إدوارد أشيسون عملية صناعة الجرافيت من فحم الكوك سنة 1896م. والجرافيت الصناعي أكثر نقاء وأكثر كثافة من الجرافيت الطبيعي. وهوكذلك أكثر تكلفة.

وللجرافيت استخدامات متعددة بالإضافة إلى استخدامه في أقلام الرصاص. فهوموصل للكهرباء، ومن الصعب حتى يحترق. ولهذه الأسباب تصنع الأقطاب الكهربائية (نقاط الاتصال الكهربائي) من الجرافيت الذي يعمل تحت ظروف تُدمِّر الأقطاب الفلزية. والجرافيت موصل للحرارة، ولا يتحد بأية عناصر كيميائية أخرى، إلا في درجات حرارة عالية جدًا. وعلى هذا، فكثير من الجفان (أوعية صهر الفلزات) تُصنع من الجرافيت. والجرافيت لا يذوب بسهولة، ولهذا تُصنع منه الخزانات التي تحفظ بها الحموض القوية، كما أنه يستخدم في قلب بعض المفاعلات النووية. ويعمل الجرافيت على تهدئة سرعة النيوترونات في المفاعلات للمحافظة على عملها الدقيق. وانزلاقية الجرافيت تجعله مادة تشحيم جيدة لساعات الحائط، وأقفال الأبواب، والآلات الأخرى ذات الأجزاء الصغيرة. والجرافيت أيضًا هوالمادة الخام الرئيسية في الماس الاصطناعي.

يصنع جميع من الجرافيت والماس من الكربون النقي، ولكن الماس صلب للغاية وشفاف. والماس أكثر كثافة من كمية مساوية من الجرافيت. ويحتوي الجرافيت والماس على بناء بلّوري مختلف. ذلك حتى ذرات الكربون منظمة بطريقة مختلفة في جميع من المعدنين. فالجرافيت يحتوي على ذرات الكربون منتظمة في طبقات مسطحة، وهي تنزلق بسهولة بعضها فوق بعض. ولهذا فالجرافيت ناعم وزلق. أما الماس فذراته منتظمة في نمط ثلاثي الأبعاد، تمنع الذرات من انزلاق بعضها فوق بعض.

الخصائص

التشكيل

• Scanning tunneling microscope image of graphite surface atoms
• graphite's unit cell
• ball-and-stick model of graphite (2 graphene layers)
• side view of layer stacking
• plane view of layer stacking

Rotating graphite stereogram

الحراريات

تستخدم صور مختلفة من الكربون بشكل متزايد في الحراريات. عملى سبيل المثال، الحراريات الحديثة تَستخدِم صور جرافيت مختلفة في توليفة مع أكاسيد أخرى لمنح الحراريات خصائص خاصة. وقد يحدث الجرافيت ذوطبيعة اصطناعية حيث يُنتج بتسخين كوك البترول المكلس إلى 3000 ْم أوقد يحدث طبيعياً حيث يستخرج من الصين والمكسيك وكندا، إلخ. ويمكن حتى تُنْتَج بعض الحراريات من الكربون الخالص أوالجرافيت الخالص للاستخدام في تطبيقات الأجواء شديدة الاختزال.

وعموما، يستخدم الجرافيت في الحراريات من أجل الحد من الخصائص التَبَلْلُّيَّة للمواد الحرارية التى تؤثر بشكل مباشر في التآكل الناتج عن الخبث، ولحمل الموصلية الحرارية التى ستؤدى إلى تحسين مقاومة الصدمات الحرارية. في الحراريات المبنية على أكسيد-كربون، قد يتغير محتوى الكربون من محتوى منخفض مثل 4-5 ٪ وقد يصل إلى 30-35 ٪. كما نلاحظ أنه بزيادة المحتوى الجرافيتى تزداد الموصلية الحرارية للحراريات، ولكن تقل كثافتها في الوقت ذاته. هذه النتيجة ترجع أساساً إلى حقيقة حتى كثافة الجرافيت أقل بكثير من كثافة المواد الحرارية الأخرى المستخدمة. وهناك اختلافات أخرى واضحة في شكل (مورفولوجية) الجرافيت بالمقارنة مع غيره من المواد الحرارية، فمواد الجرافيت التى تستخدم في الحراريات عادة ما تكون ذات بنية قُشَارِيَّة (أى تتكون من قُشيرات)، ومن ثم فإن هذه القشيرات لا تستسلم لظواهر تعبئة الجسيمات كما تعمل الجسيمات الحبيبية.

يبين جدول 17 خصائص عدة أنواع من الجرافيت. يُنَقَّى الجرافيت القُشيرى عادة إلى محتويات عالية للغاية من الكربون: 99 ٪ بالوزن كربون أوأعلى، وتستعمل هذه التنقية عملية كيميائية وأخرى حرارية؛ ولهذه المراحل تأثير كبير على ثمن المواد.

مقاومة الصهر

هذا الاستعمال النهائي بدأ قبل سنة 1900 باستخدام بوتقة من الگرافيت للإمساك بالفلز المنصهر; وهوالآن جزء صغير من المصاهر. وفي منتصف عقد 1980، ازدادت أهمية طوب الكربون-مغنسيت، وبعد ذلك بقليل شكل الألومينا-گرافيت. Currently the order of importance is alumina-graphite shapes, carbon-magnesite brick, monolithics (gunning and ramming mixes), and then crucibles. Crucibles began using very large flake graphite, and carbon-magnesite brick requiring not quite so large flake graphite; for these and others there is now much more flexibility in size of flake required, and amorphous graphite is no longer restricted to low-end refractories. Alumina-graphite shapes are used as continuous casting ware, such as nozzles and troughs, to convey the molten steel from ladle to mould, and carbon magnesite bricks line steel converters and electric arc furnaces to withstand extreme temperatures. Graphite Blocks are also used in parts of فرن لافح linings where the high thermal conductivity of the graphite is critical. High-purity monolithics are often used as a continuous furnace lining instead of the carbon-magnesite bricks. The U.S. and European refractories industry had a crisis in 2000-2003, with an indifferent market for steel and a declining refractory consumption per tonne of steel underlying firm buyouts and many plant closings. Many of the plant closings resulted from the RHI acquisition of Harbison-Walker Refractories; some plants had their equipment auctioned off. Since much of the lost capacity was for carbon-magnesite brick, graphite consumption within refractories area moved towards alumina-graphite shapes and monolithics, and away from the brick. المصدر الرئيسي لطوب الكربون-مغنسيت هوالصين. Almost all of the above refractories are used to make steel and account for 75% of refractory consumption; the rest is used by a variety of industries, such as cement. According to the USGS, 2006 U.S. natural graphite consumption in refractories was 11,000 tonnes and in 2005 11,800 tonnes.

صناعة الصلب

Natural graphite in this end use mostly goes into carbon raising in molten steel, although it can be used to lubricate the dies used to extrude hot steel. Supplying carbon raiser is very competitive, therefore subject to cut-throat pricing from alternatives such as synthetic graphite powder, petroleum coke, and other forms of carbon. A carbon raiser is added to increase the carbon content of the steel to the specified level. A GAN consumption estimate based on USGS U.S. graphite consumption statistics indicates that 10,500 tonnes was used in this fashion in 2005.

كساء المكابح

Intercalated graphite

وسائط

انظر أيضاً

المصادر

الموسوعة المعهدية الكاملة

• C.Michael Hogan, Marc Papineau et al., Phase I Environmental Site Assessment, Asbury Graphite Mill, 2426-2500 Kirkham Street, Oakland, California, Earth Metrics report 10292.001, December 18, 1989
• Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985) Manual of Mineralogy: after Dana 20^th ed. ISBN 0-471-80580-7
• Taylor, Harold A., "Graphite", Financial Times Executive Commodity Reports (London: Mining Journal Books ltd.) 2000 ISBN 1-84083-332-7
• Taylor, Harold A., "Graphite", Industrial Minerals and Rocks, 7th ed. (Littleton, CO AIME-Society of Mining Engineers) 2005 ISBN 0-87335-233-5

قراءات للإستزادة

• C.Michael Hogan, Marc Papineau et al. (December 18, 1989). 'Phase I Environmental Site Assessment, Asbury Graphite Mill, 2426-2500 Kirkham Street, Oakland, California, Earth Metrics report 10292.001'. 
• Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985). Manual of Mineralogy: after Dana (20th ed.). ISBN .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
• Taylor, Harold A. (2000). Graphite. Financial Times Executive Commodity Reports. London: Mining Journal Books ltd. ISBN .
• Taylor, Harold A. (2005). Graphite. Industrial Minerals and Rocks (7th ed.). Littleton, CO: AIME-Society of Mining Engineers. ISBN .

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Graphite.

• The Graphite Page
• Mineral galleries
• Webmineral
• Mindat w/ locations
• giant covalent structures
• USGS 2005 Minerals Yearbook: Graphite
• USGS 2006 Minerals Yearbook: Graphite
• Graphite Statistics and Information - United States Geological Survey minerals information for graphite
• Link to 'Graphite - a New Twist' - Video lecture by Prof. Malcolm Heggie, University of Sussex.