Minerály

Grafit



Grafit a diamant majú rovnaké zloženie, ale úplne odlišné vlastnosti.


grafit: Grafitové kryštály v kúsku mramoru z oblasti Saint-Jovite Skarn, Mont-Tremblant, Les Laurentides RCM, Quebec, Kanada. Táto vzorka je dlhá približne tri palce (7,6 cm).

Čo je to grafit?

Grafit je prírodná forma kryštalického uhlíka. Je to prírodný prvok, ktorý sa vyskytuje v metamorfovaných a vyvrelých horninách. Grafit je minerálom extrémov. Je mimoriadne mäkký, štiepi sa s veľmi nízkym tlakom a má veľmi nízku špecifickú hmotnosť. Na rozdiel od toho je extrémne odolný voči teplu a takmer inertný pri kontakte s takmer akýmkoľvek iným materiálom. Tieto extrémne vlastnosti mu dávajú široké možnosti použitia v metalurgii a výrobe.

Vločkový grafit: Vločkový grafit vyrobený na Madagaskare.

Grafitový kus: Hrudkový grafit z Kropfmuhl, Rakúsko. Vzorka má priemer približne jeden a pol palca (3,8 cm).

Grafit s granátom: Vzorka grafitovej sľudy s dvoma červenými granátmi z almandínu / pyropu z bane Red Embers, Erving, Massachusetts. Táto vzorka má priemer asi dva palce (5,08 cm).

Geologický výskyt

Grafit je minerál, ktorý sa vytvára, keď je uhlík vystavený teplu a tlaku v zemskej kôre a v hornom plášti. Na výrobu grafitu sú potrebné tlaky v rozmedzí 75 000 libier na štvorcový palec a teploty v rozsahu 750 stupňov Celzia. Tieto zodpovedajú granulitovým metamorfným faciám.

Grafit z regionálneho metamorfizmu (vločkový grafit)

Väčšina dnešného grafitu na zemskom povrchu bola vytvorená na konvergentných hraniciach dosiek, kde boli bridlice a vápence bohaté na organické látky vystavené teplu a tlaku regionálnej metamorfózy. Takto sa získa mramor, bridlica a ruľa, ktoré obsahujú drobné kryštály a vločky z grafitu.

Ak je grafit v dostatočne vysokých koncentráciách, tieto horniny sa môžu ťažiť, drviť na častice, ktoré uvoľňujú grafitové vločky, a môžu sa spracovávať špecifickou gravitačnou separáciou alebo penovou flotáciou na odstránenie grafitu s nízkou hustotou. Vyrábaný produkt je známy ako „vločkový grafit“.

Grafit z metamorfizmu uhoľného švu („amorfný“ grafit)

Niektoré grafitové formy z metamorfózy uhoľných švov. Organický materiál v uhlí je zložený hlavne z uhlíka, kyslíka, vodíka, dusíka a síry. Teplo metamorfizmu ničí organické molekuly uhlia, vyparuje kyslík, vodík, dusík a síru. Zostáva takmer čistý uhlíkový materiál, ktorý kryštalizuje na minerálny grafit.

Tento grafit sa vyskytuje v „švoch“, ktoré zodpovedajú pôvodnej vrstve uhlia. Pri ťažbe je materiál známy ako „amorfný grafit“. Slovo „amorfný“ je v tomto použití v skutočnosti nesprávne, pretože má kryštalickú štruktúru. Z bane má tento materiál vzhľad podobný hrudkám uhlia bez jasného a matného pruhu.

Grafit z hydrotermálneho metamorfizmu

Reakciou zlúčenín uhlíka v hornine počas hydrotermálneho metamorfizmu sa vytvára malé množstvo grafitu. Tento uhlík sa môže mobilizovať a ukladať do žíl v spojení s hydrotermálnymi minerálmi. Pretože je vyzrážaný, má vysoký stupeň kryštalinity, a preto je výhodným materiálom pre mnohé elektrické účely.

Grafit v Igneous Rocks and Meteorites

Je známe, že malé množstvá grafitu sa vyskytujú ako primárny minerál v vyvrelých horninách. Je známy ako drobné častice v čadičových tokoch a syenit. Je tiež známe, že sa tvorí v pegmatite. Niektoré železné meteority obsahujú malé množstvo grafitu. Tieto formy grafitu sú výskyty bez ekonomického významu.

Najlepší spôsob, ako sa dozvedieť o mineráloch, je študovať so zbierkou malých vzoriek, s ktorými môžete zaobchádzať, skúmať ich a pozorovať ich vlastnosti. V obchode je k dispozícii lacná kolekcia minerálov.

Fyzikálne vlastnosti grafitu

Chemická klasifikáciaPôvodný prvok
farbaOceľovo šedá až čierna
pruhčierna
leskKovové, niekedy zemité
Diaphaneitynepriehľadný
štěpnostPerfektné v jednom smere
Mohsova tvrdosť1 až 2
Špecifická závažnosť2.1 až 2.3
Diagnostické vlastnostiFarba, pruh, klzký pocit, špecifická hmotnosť
Chemické zloženieC
Kryštálový systémšesťuholníkový
použitiePoužíva sa na výrobu tepelne a chemicky odolných nádob a iných predmetov. Batériové anódy. Suché mazivo. „Olovo“ v ceruzkách.

Grafit a diamant

Grafit a diamant sú dve minerálne formy uhlíka. Diamant sa tvorí v plášti pod extrémnym teplom a tlakom. Väčšina grafitu nachádzajúca sa blízko zemského povrchu sa vytvorila v kôre pri nízkych teplotách a tlakoch. Grafit a diamant majú rovnaké zloženie, ale majú veľmi odlišné štruktúry.

Súvisiace články: Ako sa tvorí diamant?

Atómy uhlíka v grafite sú spojené v hexagonálnej sieti, ktorá vytvára vrstvy s hrúbkou jedného atómu. Tieto listy sú zle spojené a ľahko sa štiepia alebo posúvajú cez seba, ak sú vystavené malému množstvu sily. To dáva grafitu veľmi nízku tvrdosť, jeho dokonalé štiepenie a jeho klzký pocit.

Naopak, atómy uhlíka v diamantu sú spojené do štruktúry rámcov. Každý atóm uhlíka je spojený do trojrozmernej siete so štyrmi ďalšími atómami uhlíka so silnými kovalentnými väzbami. Toto usporiadanie drží atómy pevne na svojom mieste a robí diamant výnimočne tvrdým materiálom.

Spotreba grafitu: Spotreba grafitu v Spojených štátoch podľa použitia v roku 2012. Údaje zo súhrnu minerálnych komodít USGS.

Syntetický grafit

„Syntetický grafit“ sa vyrába zahrievaním materiálov s vysokým obsahom uhlíka, ako je ropný koks a uhoľný decht, na teploty v rozmedzí od 2 500 do 3 000 stupňov Celzia. Pri týchto vysokých teplotách sa všetky prchavé materiály a veľa kovov v surovine ničia alebo odhadzujú. Grafit, ktorý zostáva prepojený do kryštalickej štruktúry podobnej listu. Syntetický grafit môže mať čistotu viac ako 99% uhlíka a používa sa vo výrobkoch, kde sa vyžaduje mimoriadne čistý materiál.

Grafit v štýle z okresu Essex, New York. Vzorka má priemer približne 5 palcov (12,7 centimetrov).

Grafitové informácie
1 grafit: nepriradený článok na webovej stránke Asbury Carbons.
2 Prírodný vločkový grafit: nepriradený článok na webovej stránke Asbury Carbons.
3 Grafit (prírodný): Donald W. Olson, Súhrn minerálnych komodít, Geologický prieskum Spojených štátov, 2014.
4 grafit: Donald W. Olson, Ročenka minerálov 2012. Geologický prieskum Spojených štátov, 2013.

Grafit v štýle z okresu Essex, New York. Vzorka má priemer približne 5 palcov (12,7 centimetrov).