Minerály

Grafit



Grafit a diamant mají stejné složení, ale zcela odlišné vlastnosti.


Grafit: Grafitové krystaly v mramoru z oblasti Saint-Jovite Skarn, Mont-Tremblant, Les Laurentides RCM, Quebec, Kanada. Tento vzorek má délku přibližně tři palce (7,6 cm).

Co je grafit?

Grafit je přirozeně se vyskytující forma krystalického uhlíku. Je to přírodní minerál vyskytující se v metamorfovaných a vyvřelých horninách. Grafit je minerál extrémů. Je extrémně měkký, štěpí se s velmi nízkým tlakem a má velmi nízkou měrnou hmotnost. Naproti tomu je extrémně odolný vůči teplu a téměř inertní při kontaktu s téměř jakýmkoli jiným materiálem. Tyto extrémní vlastnosti mu dávají širokou škálu využití v metalurgii a výrobě.

Vločkový grafit: Vločkový grafit vyrobený na Madagaskaru.

Grafitová část: Paušální grafit z Kropfmuhl, Rakousko. Vzorek je napříč asi jeden a půl palce (3,8 cm).

Grafit s granátem: Ukázka grafitové slídy se dvěma červenými granáty almandin / pyrope z dolu Red Embers, Erving, Massachusetts. Tento vzorek je napříč asi dvěma palci (5,08 cm).

Geologický výskyt

Grafit je minerál, který se vytváří, když je uhlík vystaven teplu a tlaku v zemské kůře a v horním plášti. K produkci grafitu je zapotřebí tlaků v rozmezí 75 000 liber na čtvereční palec a teplot v rozmezí 750 stupňů Celsia. Ty odpovídají granulitovým metamorfním faciím.

Grafit z regionálního metamorfismu (Flake Graphite)

Většina dnešního grafitu na zemském povrchu byla tvořena na konvergentních hranicích desek, kde byly břidlice a vápence bohaté na organické látky vystaveny teplu a tlaku regionální metamorfózy. Tím se získá mramor, břidlice a rula, které obsahují drobné krystaly a vločky z grafitu.

Když je grafit v dostatečně vysokých koncentracích, mohou být tyto horniny těženy, rozdrceny na velikost částic, která uvolňuje grafitové vločky, a zpracovány pomocí specifické gravitační separace nebo pěnové flotace k odstranění grafitu s nízkou hustotou. Vyráběný produkt je známý jako „vločkový grafit“.

Grafit z metamorfismu uhelného sloje („amorfní“ grafit)

Některé grafitové formy z metamorfózy uhelných slojí. Organický materiál v uhlí je složen hlavně z uhlíku, kyslíku, vodíku, dusíku a síry. Teplo metamorfismu ničí organické molekuly uhlí, odpařuje kyslík, vodík, dusík a síru. Zbývá téměř čistý uhlíkový materiál, který krystalizuje na minerální grafit.

Tento grafit se vyskytuje v „švech“, které odpovídají původní vrstvě uhlí. Při těžbě je materiál znám jako „amorfní grafit“. Slovo „amorfní“ je v tomto použití ve skutečnosti nesprávné, protože má krystalickou strukturu. Z dolu má tento materiál vzhled podobný kusům uhlí bez jasného a matného pruhu.

Grafit z hydrotermálního metamorfismu

Reakcí sloučenin uhlíku ve skále během hydrotermálního metamorfismu se tvoří malé množství grafitu. Tento uhlík může být mobilizován a ukládán v žilách ve spojení s hydrotermálními minerály. Protože je sražen, má vysoký stupeň krystalinity, a proto je výhodným materiálem pro mnoho elektrických použití.

Grafit v Igneous Rocks and Meteorites

Je známo, že malé množství grafitu se vyskytuje jako primární minerál v vyvřelých horninách. Je znám jako drobné částice v čedičových tocích a syenitu. Je také známo, že se tvoří v pegmatitu. Některé železné meteority obsahují malé množství grafitu. Tyto formy grafitu jsou výskyty bez ekonomického významu.

Nejlepší způsob, jak se dozvědět o minerálech, je studovat se sbírkou malých vzorků, které můžete zpracovat, zkoumat a pozorovat jejich vlastnosti. V obchodě jsou dostupné levné sbírky minerálů.

Fyzikální vlastnosti grafitu

Chemická klasifikaceNativní prvek
BarvaOcelová šedá až černá
PruhČerná
LeskKovové, někdy zemité
DiaphaneityNeprůhledný
VýstřihPerfektní v jednom směru
Mohsova tvrdost1 až 2
Specifická gravitace2.1 až 2.3
Diagnostické vlastnostiBarva, pruh, kluzký pocit, měrná hmotnost
Chemické složeníC
Crystal SystemŠestiúhelník
PoužitíPoužívá se k výrobě tepelně a chemicky odolných nádob a dalších předmětů. Bateriové anody. Suché mazivo. „Olovo“ v tužkách.

Grafit a diamant

Grafit a diamant jsou dvě minerální formy uhlíku. Diamant se tvoří v plášti pod extrémním teplem a tlakem. Většina grafitu nalezeného blízko zemského povrchu se vytvořila uvnitř kůry při nižších teplotách a tlacích. Grafit a diamant sdílejí stejné složení, ale mají velmi odlišné struktury.

Související: Jak se tvoří diamant?

Atomy uhlíku v grafitu jsou spojeny v hexagonální síti, která vytváří listy, které jsou tlusté jedním atomem. Tyto listy jsou špatně spojeny a snadno se štěpí nebo klouzají přes sebe, jsou-li vystaveny malému množství síly. To dává grafitu velmi nízkou tvrdost, jeho dokonalé štěpení a kluzký pocit.

Naproti tomu atomy uhlíku v diamantu jsou spojeny do struktury rámců. Každý atom uhlíku je spojen do trojrozměrné sítě se čtyřmi dalšími atomy uhlíku se silnými kovalentními vazbami. Toto uspořádání drží atomy pevně na svém místě a činí z diamantu mimořádně tvrdý materiál.

Spotřeba grafitu: Spotřeba grafitu ve Spojených státech podle použití během roku 2012. Data ze souhrnu minerálních komodit USGS.

Syntetický grafit

"Syntetický grafit" se vyrábí zahříváním materiálů s vysokým obsahem uhlíku, jako je ropný koks a dehtu na dehtu, na teploty v rozmezí 2 500 až 3 000 stupňů Celsia. Při těchto vysokých teplotách jsou všechny těkavé materiály a mnoho kovů v surovině zničeny nebo vytlačeny. Grafit, který zůstává spojen do krystalické struktury podobné listu. Syntetický grafit může mít čistotu přes 99% uhlíku a používá se ve výrobcích, kde je vyžadován extrémně čistý materiál.

Grafit ve štětině z Essex County, New York. Vzorek je přibližně 5 palců (12,7 centimetrů) napříč.

Grafitové informace
1 Grafit: nepřiřazený článek na webu Asbury Carbons.
2 Přírodní vločkový grafit: nepřiřazený článek na webu Asbury Carbons.
3 Grafit (přírodní): Donald W. Olson, Souhrn minerálních komodit, Geologický průzkum Spojených států, 2014.
4 Grafit: Donald W. Olson, Ročenka minerálů 2012. Geologický průzkum Spojených států, 2013.

Grafit ve štětině z Essex County, New York. Vzorek je přibližně 5 palců (12,7 centimetrů) napříč.