Grafito
grafita strukturo
Grafito (nomata de Abraham Gottlob Werner en 1789, el la greka γραφειν: "skribi/desegni" pro sia uzo en krajonoj) estas la ĉefa alotropo de karbono. Malsimile al diamanto, grafito estas konduktanto.
Grafito estadas uzata kiel materialo de elektrodoj por fari elektran arkon (ekzemple en arkolampo, kvankam nun ĉi tiaj lampoj ne estas uzataj) kaj por glatantaj kontaktoj.
Ĝi estas tre mola mineralo, nur 1-2 laŭ la Mohs-skalo.
Grafito estas memstara mineralo kreata per pura karbono simile kiel la dua kaj tre diferenca formo de la karbono en la naturo – diamanto. La trian alotropon kreas fermitaj globformaj strukturoj kun 20 kaj pli multe da atomoj - fulereno (Kroto, Curl, Smalley 1985). Kristalografie sesangula grafito havas la atomojn ordigatajn en tavoloj, moveblaj unu trans la alia. Ĝi do lasas spuron sur papero kaj estas bonega lubrikaĵo, farbaĵo, elektro- kaj varmkondukanto, varme kaj ĥemie rezista materialo. La kubforma diamanto male havas ĉiun atomon firme ligitan kun kvar pluaj atomoj en regula strukturo. Fulereno C60 ankaŭ havas la kubforman sistemon. (Jehlička – Frank 2006). Grafito estas trovebla en multaj lokoj sur la terglobo. Grandaj grafitminejoj ekzistas en Usono (Texas kaj New York), Meksiko, Hindujo kaj Sovetio; gravaj estis ankaŭ la trovejoj en suda Bohemio (Český Krumlov, Netolice). La grafito estas samtempe parto de fulgoj, estiĝantaj per forbruligo de fosiliaj energiportantoj. Ĉiokaze la grafito ĉeestas en tiom malgrandaj eretoj, ke la fulgoj montras ecojn de amorfa karbono. La grafito aperas en la naturo tre ofte kiel parto de diversaj precipe metamorfintaj petroj. Ĝia enhavo en ili estas normale ne granda, do estiĝo de grafita kuŝejo estas natura escepto simile kiel metalerca kuŝejo. Por akiri altgrade puran grafiton oni devas rafini grafitercon plej ofte per flotado.
Intereson pri diversaj specoj de koncentraĵoj, rafinaĵoj, lubrikaĵoj, pastoj, lakoj kaj suspensiaĵoj montras diversgrade preskaŭ ĉiu branĉo de industrio. La plej gravaj estas nigra keramiko (tigloj, metalurgiaj iloj), fandejoj, stalfabrikoj, elektroteĥniko (elektrodoj, baterioj, brosoj), fabrikado de varmrezistaj materialoj, ĥemio, glasfabrikoj, lubrikado de maŝinoj, kontaktolineoj, relkomutiloj, ferindustrio, krajonfabrikado (ekzemple ĉina inko estas koloida solvaĵo de grafito kaj fulgoj), nuklea energetiko (moderigiloj), raketa tekniko. Novaj produktoj baze de karbono – fibroj, fibroŝtofoj, fluorgrafito, elasta grafito servas por kalfatri movigantajn kaj aliajn maŝinpartojn anstataŭ la malsaniga asbesto. La esplorado kaj provado de novaj fabrikaĵoj ĉiam daŭras (fulerenoj C60 kaj aliaj, optiko, elektroniko, medicino).
Plua grava uzebleco de grafito estas tiu en metalurgia industrio. Pro ĝia granda varmrezisto oni uzas ĝin por fabrikado de ujoj, t. n. muldujoj por fanditaj metaloj kaj ties kunfandaĵoj. Oni evitas tiel malpurigadon de la fandaĵo per metalo, el kiu la muldujo devus esti farita. El grafito estiĝas ankaŭ elektrodoj por elfandigi aluminion el kunfandaĵo de baŭksito kaj kriolito per la procezo Hall-Héroult aŭ silicion el fandita siliko.
Artefarita formo de grafito estas t.n. glasa grafito (angle glassy carbon), distingiĝanta per alta denseco, malgranda poreco kaj grava ĥemia kaj meĥanika imuneco. Oni fabrikas ĝin per precize kontrolita longtempa alttemperatura disigo de organikaj materialoj ĉe la surfaco de ordinara grafito. Dank´ al eksterordinaraj fizikaj kaj ĥemiaj ecoj de glasa grafito ĝia praktika uzado ĉiam disvastiĝas malgraŭ ĝia relativa altprezo.
Por elektroĥemio gravas la fakto, ke la surfaco de elektrodoj el la glasa grafito estas tre ĥemie imuna kaj oni povas atingi sur ili altan afirman potencialon sen ilia disfandiĝo, kiel ĉe ordinaraj metalaj elektrodoj.Tion oni povas bone eluzi kaj en analitika ĥemio dum la esploro de elektroĥemiaj ecoj de organikaj molekuloj, kaj por prepara oksidigo dum la preparo de kelkaj kombinaĵoj.
Analitika metodo GFAAS (atoma spektrometrio kun senflama atomigo) uzas por liofilizado de prilaborata specimeno kuveton, varmiĝanta dum kelkaj sekundoj ĝis proks. 3000 °C. Ŝirmo de la interna surfaco de tiu kuveto per glasa grafito ege pligrandigas ties imunon kaj prilongigas ĝian uzeblon kompare kun klasika grafita kuveto.
En metalurgia purigado de metaloj per la metodo de zona fandigo oni povas uzi tubojn ŝirmitajn de glasa grafito, en kiuj la fandigo okazas.
Laboratoraj ujoj kun la surfaco el glasa grafito atingas la saman aŭ eĉ pli grandan ĥemian rezistemon kiel la ujoj el platino aŭ ties kunfandaĵo kun rhodio.
Vidu ankaŭ |
- Nanotubo
- grafeno
Eksteraj ligiloj |
- http://www.phy.mtu.edu/~jaszczak/graphite.html
- http://webmineral.com/data/Graphite.shtml
- http://en.wikipedia.org/wiki/RBMK
- http://mineral.galleries.com/minerals/elements/graphite/graphite.htm
