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minerale Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
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]
La 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]
Dal 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].
La grafite si trova in cristalli lamellari[7]. Masse fogliacee o laminette sparse di colore nero opaco, talora a contorni esagonali e con fitte striature.
La 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.
Atomi 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]
La 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]
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