Grafite
La grafite è un minerale costituito da carbonio.[1] Si tratta di una forma allotropica del carbonio costituita da numerosi fogli di grafene impilati su se stessi.[2] La grafite è la più stabile forma del carbonio presente in natura in condizioni standard. Attraverso la grafitazione si può ottenere grafite artificialmente.
| Grafite | |
|---|---|
 | |
| Classificazione Strunz | 1.CB.05.a |
| Formula chimica | C |
| Proprietà cristallografiche | |
| Sistema cristallino | esagonale compatto |
| Parametri di cella | a = 2,464, c = 6,736 |
| Gruppo puntuale | 6/m 2/m 2/m |
| Gruppo spaziale | P 63/mmc |
| Proprietà fisiche | |
| Densità | 2,09–2,23 g/cm³ |
| Durezza (Mohs) | 1-1,5 |
| Sfaldatura | perfetta secondo (0001) |
| Colore | grigio |
| Lucentezza | metallica |
| Opacità | opaca, translucida se in minute scaglie |
| Striscio | grigio scuro |
| Diffusione | relativamente comune |
| Si invita a seguire lo schema di Modello di voce – Minerale | |
Siccome la grafite è un ottimo conduttore elettrico, ha un'alta conducibilità termica, ha un'elevata temperatura di fusione, è tenera e si sfalda facilmente, è largamente impiegata dall'uomo con un consumo di circa 300 mila tonnellate/anno.[3][4]
Storia
modificaLa grafite è conosciuta fin dalla più remota antichità.[4] Nel IV millennio a.C. veniva utilizzata come colorante nero in una vernice per decorare la ceramica.[5]
Nel XVIII secolo venne chiamata "plumbago", "molibdaena" o "piombo nero" con riferimento al piombo e al molibdeno, poiché si pensava li contenesse come impurità. In realtà né il piombo, né il molibdeno sono presenti nella sua composizione chimica. È detta anche "mica dei pittori" per il suo aspetto lamellare e per la caratteristica di lasciare tracce su carta. Il nome "grafite" deriva dal greco γράφω (grafo) che significa "io scrivo".[6]
Caratteristiche chimico-fisiche
modificaDal punto di vista strutturale, gli atomi di carbonio formano un reticolo esagonale a strati,[2] con legami σ e legami π all'interno di ogni strato, mentre diversi strati sono tenuti insieme tra di loro tramite forze di Van der Waals[6]. Questo minerale si forma alla temperatura di 1.200 °C (si hanno diamanti invece per temperature comprese fra i 900 °C ed i 1.200 °C e pressione di circa 50.000 bar), ha la più alta temperatura di fusione (3.500 °C) e conduce bene l'elettricità[7].
Morfologia
modificaLa grafite si trova in cristalli lamellari[7]. Masse fogliacee o laminette sparse di colore nero opaco, talora a contorni esagonali e con fitte striature.
Origini naturali
modificaSulla Terra
modificaLa grafite ha origine metamorfica, ossia si genera a seguito di un processo detto grafitizzazione che trasforma i resti biologici carboniosi in minerali. Si tratta dello stesso processo che produce in condizioni differenti sia il carbone, che il diamante. La formazione della grafite avviene dopo che i sedimenti subiscono per un lunghissimo periodo di tempo, pressioni e temperature altissime (tra i 1500 e i 3000 °C). Grandi depositi di grafite si trovano in Cina, Messico, Canada, Brasile, Madagascar, Sri Lanka, Russia, Corea del Sud, Romania, Slovacchia, Repubblica Ceca e Stati Uniti d'America.[8] In Italia le miniere più importanti sono in Val Chisone (Piemonte), in Val Bormida (Liguria) e in Calabria.
Nell'universo
modificaAtomi come il carbonio si formano nelle supernove, infatti alcuni grani microscopici di grafite hanno composizioni isotopiche distintive, indicando che si sono formati prima del Sistema Solare.[9] Assieme alla grafite ci sono circa 12 tipi di minerali che sono più antichi del Sistema Solare e vengono rilevati nelle nubi molecolari. La grafite può essere il secondo o il terzo minerale più antico dell'Universo.[10][11]
Nei meteoriti, la grafite si presenta con troilite e minerali di silicato.[13] Piccoli cristalli di grafite nel ferro meteoritico sono chiamati cliftonite.[12]
Utilizzi
modificaLa grafite viene utilizzata per produrre matite,[7] materiale refrattario, lubrificanti, coloranti, spazzole per macchine elettriche rotanti ed elettrodi per l'elettroerosione.[6]
Veniva usata anche come moderatore di neutroni nei reattori nucleari RBMK, nei quali la si poteva trovare sotto forma di mattoni nei canali del nòcciolo e nella punta delle barre di controllo (composte per lo più da boro, adatto ad assorbire i neutroni emessi dalle barre di combustibile, che è generalmente Uranio-235).
Fogli bidimensionali di grafite chiamati grafene sono stati utilizzati per realizzare i più piccoli transistor prodotti al mondo. Alcuni ricercatori ritengono che in un prossimo futuro potrebbero sostituire il silicio, come base per lo sviluppo di transistor.[14]
Note
modifica- ^ grafite nell'Enciclopedia Treccani, su treccani.it. URL consultato il 19 giugno 2023.
- ^ a b (EN) IUPAC Gold Book, "graphite"
- ^ (EN) Graphite Market, su Westwater Resources. URL consultato il 19 giugno 2023.
- ^ a b GRAFITE in "Enciclopedia Italiana", su treccani.it. URL consultato il 19 giugno 2023.
- ^ Wayback Machine (PDF), su web.archive.org, 25 febbraio 2013. URL consultato il 19 giugno 2023 (archiviato dall'url originale il 25 febbraio 2013).
- ^ a b c Autori vari, Scheda Grafite, in Il magico mondo di minerali & gemme, Novara, De Agostini, 1993-1996.
- ^ a b c Carlo Maria Gramaccioli, Grafite, in Come collezionare i minerali dalla A alla Z volume I, Milano, Alberto Peruzzo Editore, 1988, p. 41.
- ^ (EN) Graphite, su Minerals Education Coalition. URL consultato il 20 giugno 2023.
- ^ Stardust From Meteorites: An Introduction To Presolar Grains, ISBN 9789814481373.
- ^ R. M. Hazen, R. T. Downs e L. Kah, Carbon Mineral Evolution, in Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 75, n. 1, 1º gennaio 2013, pp. 79–107, DOI:10.2138/rmg.2013.75.4. URL consultato il 21 giugno 2023.
- ^ pubs.geoscienceworld.org, https://pubs.geoscienceworld.org/elements/article/6/1/19-23/137832. URL consultato il 21 giugno 2023.
- ^ a b (EN) Graphite | carbon | Britannica, su britannica.com, 4 maggio 2023. URL consultato il 21 giugno 2023.
- ^ Handbook of mineralogy. 1: Elements, sulfides, sulfosalts, Mineral Data Publ, 1990, ISBN 978-0-9622097-0-3.
- ^ Miniaturizzazione oltre il silicio: arriva l'era della grafene?, su hwupgrade.it, hwupgrade. URL consultato il 5 marzo 2007.
Voci correlate
modificaAltri progetti
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Collegamenti esterni
modifica- (EN) graphite, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
- (EN, FR) Grafite, su Enciclopedia canadese.
- (EN) Webmineral, su webmineral.com.
- Archivio storia miniere [collegamento interrotto], su alpcub.com.
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