Grafiet

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Grafiet
GraphiteUSGOV.jpg
Mineraal
Chemische formule C
Kleur Staalgrijs tot zwart
Streepkleur Zwart
Hardheid 1,5 - 2
Gemiddelde dichtheid 2,16 kg/dm3
Glans Submetallisch
Opaciteit Opaak
Splijting [0001] Perfect
Kristaloptiek
Kristalstelsel Hexagonaal
Overige eigenschappen
Magnetisme Diamagnetisch
Bijzondere kenmerken soortelijk gewicht = 2,1-2,3
Lijst van mineralen
Portaal  Portaalicoon   Aardwetenschappen

Grafiet is een allotrope vorm van het element koolstof.

Grafiet is één van de zachtste vaste elementaire materialen. De kristalstructuur is hexagonaal. Als allotroop van koolstof heeft grafiet een aantal opmerkelijke eigenschappen voor een niet-metaal. Zo is het een relatief goede elektrische geleider.

Structuur[bewerken]

Grafiet bestaat uit op elkaar gestapelde lagen van aaneengeschakelde zesringen van koolstof (zoals in een honingraat.) De C-C bindingslengte in deze zeshoeken is 0,142 nm. De atoomafstanden tussen de lagen is groter, met een C-C bindingslengte van 0,335 nm [1]. De afstand is vermoedelijk het gevolg van de afstoting tussen de bindingselektronen van de koolstofatomen. Grafiet is een aromatische verbinding: alle koolstofatomen zijn sp2 gehybriseerd, omdat alle p-orbitalen elkaar kunnen overlappen kan gesteld worden dat grafiet een polycyclische aromatische verbinding is. De aromaticiteit van grafiet zorgt ervoor dat elektronen vrij kunnen bewegen; dit verklaart waarom grafiet een goede geleider van elektrische stroom is.

Het is echter een misverstand dat het gebruik van grafiet als smeermiddel berust op het gemakkelijk van elkaar af kunnen schuiven van deze lagen. Het is gebleken dat grafiet in vacuüm deze smerende werking niet bezit.[2] [3] De aanwezigheid van dunne laagjes lucht of water tussen de grafietkristallen is noodzakelijk voor deze eigenschap. Dit zorgt ervoor dat het grafiet afgeeft en daardoor toepasbaar is in smeerolie (grafietolie) en, dan vermengd met klei, in potloden.

In 2005 slaagden Andre Geim, Konstantin Novoselov en collega's erin een enkele mono-atomaire grafietlaag te isoleren, een materiaal dat grafeen wordt genoemd. Hiervoor, en voor hun latere metingen aan grafeen, die enkele bijzondere eigenschappen ervan aantoonden, ontvingen Geim en zijn promovendus Novoselov de Nobelprijs voor de Natuurkunde 2010.

Voorkomen[bewerken]

Grafiet komt op verschillende plaatsen in de bodem voor. Er bestaat echter ook synthetisch gemaakt grafiet: dit wordt geproduceerd uit cokes, vermengd met teer, voorgebakken en uiteindelijk volgens het Acheson-proces onder hoge stroomsterkten omgezet in elektrografiet. Toepassingen van dit elektrografiet zijn onder andere koolborstels voor elektromotoren, hoge-temperatuurtoepassingen, zelfsmerende glijlagers, en in gemodificeerde vorm als pakkingmateriaal.

Toepassingen[bewerken]

Grafiet is in tegenstelling tot diamant een elektrische geleider. Vanwege de relatieve zachtheid van het materiaal en de (zelf)smerende eigenschappen, wordt het in de elektrotechniek gebruikt in sleepcontacten, onder meer in elektromotoren (als koolborstels), in stroomafnemers en in potentiometers. Een andere toepassing is het gebruik als elektrodemateriaal in elektrochemische cellen, bijvoorbeeld bij de isolatie van aluminium uit bauxiet, of in elektrolyse van waterige oplossingen.

Omdat grafiet neutronen kan remmen wordt het gebruikt als moderator in kernreactoren. Het is echter tamelijk brandbaar en wordt in nieuwe reactorontwerpen niet meer toegepast.

Grafiet is de grondstof voor potloden.

Noten[bewerken]

  1. P. Delhaes (2001). Graphite and Precursors. CRC Press.
  2. Vasilis Lavrakas J. Chem. Educ., 1957, 34 (5), p 240
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Graphite

Externe link[bewerken]