Grafit ciekawostki

Historia, odkrycie i nazewnictwo grafitu

1. Grafitem powszechnie posługiwano się już w epoce brązu, około 4000 lat temu, kiedy to cywilizacja nurgańska na terenie dzisiejszej Europy używała go do ozdabiania ceramiki.
2. W XVI wieku w angielskiej krainie Lake District odkryto bogate złoże niezwykle czystego grafitu, które przez lokalnych pasterzy było używane do znakowania owiec.
3. Ponieważ pierwotnie mylono grafit z rudą ołowiu, nadano mu nazwę "plumbago", co po łacinie oznacza "przypominający ołów". Dopiero w 1789 roku niemiecki geolog Abraham Gottlob Werner nadał mu obecną nazwę, pochodzącą od greckiego czasownika "graphein" (pisać).

Właściwości fizyczne i chemiczne grafitu

1. Grafit jest jednym z najmiększych minerałów naturalnych, osiągając twardość zaledwie 1-2 w skali Mohsa, co oznacza, że daje się łatwo zarysować paznokciem.
2. Pomimo że składa się z tego samego pierwiastka co diament, grafit jest jego przeciwieństwem pod względem właściwości: jest nieprzezroczysty, miękki, łupliwy i doskonale przewodzi prąd, podczas gdy diament jest przezroczysty, najtwardszy i jest izolatorem.

   zobacz: 24 ciekawostki o diamentach

3. Grafit nie topi się w normalnych warunkach. Sublimuje, czyli przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy, w ekstremalnie wysokiej temperaturze około 3900 stopni Celsjusza.
4. Rekordową temperaturę topnienia dla związku dwuskładnikowego, wynoszącą 4488 stopni Celsjusza, osiąga węglik tantalu-hafnu (Ta4HfC5), którego struktura jest oparta na sieci krystalicznej grafitu. To pokazuje ekstremalną stabilność termiczną, jaką może zapewnić struktura węglowa.

Zastosowania grafitu w przemyśle i technologii

1. Ze względu na strategiczne znaczenie grafitu dla produkcji amunicji (formy do odlewania kul) oraz jego rzadkość, angielskie kopalnie w Borrowdale podlegały ścisłej kontroli, a kradzież surowca była karana nawet więzieniem lub zesłaniem.
2. W 1795 roku francuski inżynier Nicolas-Jacques Conté opracował metodę produkcji współczesnych grafitowych ołówków poprzez zmieszanie sproszkowanego grafitu z gliną i wypalenie go w wysokiej temperaturze. Proces ten jest stosowany do dziś.
3. Twardość grafitu w ołówku oznaczana jest za pomocą skali, gdzie "H" (od ang. hard) oznacza twardy, "B" (od ang. black) miękki i czarny, a "HB" pośredni. Skala rozciąga się od 9H (najtwardszy) do 9B (najmiększy).
4. Oprócz zastosowań w pisaniu, grafit jest używany jako suchy smar w mechanizmach, gdzie konwencjonalne smary nie sprawdzają się, na przykład w wysokich temperaturach lub w próżni.
5. Grafen to pojedyncza, warstwa atomowa grafitu, izolowana po raz pierwszy w 2004 roku przez Andre Geima i Konstantina Novoselova, co przyniosło im Nagrodę Nobla w 2010 roku. Jest około 200 razy mocniejszy niż stal, niezwykle lekki i niemal przezroczysty.

   zobacz: 16 ciekawostek o grafenie

6. W bateriach litowo-jonowych grafit jest niezbędnym materiałem na anodę. Jego warstwowa struktura pozwala na interkalację, czyli "wsuwanie" i "wysuwanie" jonów litu między warstwy atomów węgla podczas cykli ładowania i rozładowywania, bez destrukcji struktury.
7. W reaktorach jądrowych grafit jest używany jako moderator, czyli materiał, który spowalnia neutrony, umożliwiając podtrzymanie kontrolowanej reakcji łańcuchowej. Był kluczowym komponentem w pierwszym reaktorze jądrowym Chicago Pile-1 oraz w reaktorach RBMK, znanych z katastrofy w Czarnobylu.

   zobacz: 8 ciekawostek o katastrofie elektrowni jądrowej w Czarnobylu

8. Grafit może powstawać nie tylko naturalnie, ale także syntetycznie, poprzez ogrzewanie materiałów bogatych w węgiel, takich jak koks naftowy lub węgiel antracytowy, do temperatur przekraczających 2500 stopni Celsjusza w procesie zwanym grafityzacją.
9. W metalurgii grafit jest kluczowym składnikiem żeliwa, gdzie nadaje mu charakterystyczną ciemną barwę na przełomie i zwiększa jego odporność na zużycie. Formy odlewnicze często pokrywa się warstwą grafitu, aby zapobiec przywieraniu stopionego metalu.

Produkcja, zasoby i ciekawostki o graficie

1. Według szacunków United States Geological Survey (USGS), światowe zasoby grafitu naturalnego w 2023 roku wynosiły około 800 milionów ton. Największymi producentami są Chiny (około 65% globalnej produkcji), Mozambik, Brazylia i Madagaskar.
2. Największa na świecie kopalnia grafitu, Balama w Mozambiku, operowana przez syryjską spółkę Syrah Resources, ma zdolność produkcyjną wynoszącą 350 000 ton rocznie, co stanowi znaczący procent globalnego zapotrzebowania na ten surowiec.
3. Największe złoża grafitu znajdują się na Sri Lance.

   zobacz: 79 ciekawostek o Sri Lance

4. Globalny rynek grafitu był w 2023 roku wyceniany na ponad 21 miliardów dolarów amerykańskich, a prognozy wskazują, że do 2030 roku jego wartość przekroczy 32 miliardy dolarów, napędzana głównie przez boom na baterie litowo-jonowe do samochodów elektrycznych.
5. Najdłuższy na świecie ołówek, stworzony w 2019 roku przez firmę Faber-Castell w Malezji, mierzył dokładnie 19,75 metra długości. Do jego produkcji zużyto ponad 4000 standardowych kawałków grafitu i 800 kilogramów drewna.

   zobacz: 18 ciekawostek o ołówkach