Graphit
| Graphit | |
 Graphit | |
| Chemismus | C |
| Kristallsystem | hexagonal (hcp) |
| Kristallklasse | 6/mmm |
| Farbe | Schwarz |
| Strichfarbe | Grauschwarz |
| Mohshärte | 1 |
| Dichte | 2,1-2,3 |
| Glanz | metallisch, matt |
| Opazität | undurchsichtig |
| Bruch | uneben, biegsam |
| Spaltbarkeit | sehr vollkommen |
| Kristallhabitus | tafelig, schuppig, stegelig, körnig |
| häufige Kristallflächen | {001} |
| Zwillingsbildung | ___ |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindices | n=1,93-2,07 (rot) |
| Doppelbrechung | opak (keine) |
| Pleochroismus | ___ |
| optische Orientierung | ___ |
| Winkel/Dispersion der optischen Achsen |
___ |
| weitere Eigenschaften | |
| chemisches Verhalten | in HF nicht löslich |
| ähnliche Minerale | Molybdänglanz |
| Radioaktivität | nicht radioaktiv |
| Magnetismus | nicht magnetisch
(diamagnetisch) |
| besondere Kennzeichen | hohe Anisotropie der Härte |
Graphit bzw. Grafit ist neben Diamant und Fulleren eine Modifikation des Kohlenstoffs und ein (allerdings selten) natürlich vorkommendes Mineral. Es kristallisiert meist im hexagonalen, sehr selten auch im rhomboedrischen Kristallsystem, ist mit einer Härte von 1 bis 2 sehr weich und hat eine schwarze Farbe, sowie eine grauschwarze Strichfarbe. Graphit sublimiert bei einer Temperatur von 3825 Grad Celsius.
Struktur
Graphit kristallisiert in parallel verlaufenden Schichten, den Basalebenen. Innerhalb dieser Ebenen beträgt die Bindungsenergie zwischen den Kohlenstoff-Atomen 4,3 Elektronenvolt, zwischen ihnen dagegen lediglich 0,07 Elektronenvolt. Aus dieser extremen Richtungsabhängigkeit der Bindungskräfte resultiert eine deutliche Anisotropie der mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften des Graphits:
- leichte Spaltbarkeit des reinen Graphits entlang der Basalebenen, deutlich höhere Festigkeit entlang der Kristallschichten;
- thermische und elektrische Isolation orthogonal zu den Basalebenen, gegenüber einer fast metallischen Leitfähigkeit entlang der Ebenen.
Weisen die Ebenen zueinander keine feste Korrelation zueinander auf, spricht man von turbostratischem Kohlenstoff.
Die durchstrahlungs-elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt Basalebenenstapel in Graphit. Die Überlagerung verkippter Stapel erzeugt Moiré-Streifen; die Basalebenenabstände von 0,34 Nanometer werden hier nicht aufgelöst.
Im so genannten Glaskohlenstoff liegen die Ebenen dagegen nicht planparallel wie die Seiten eines Buches, sondern wie geknülltes Papier. Dieser Kohlenstoff ist hart und isotrop wie Glas, daher sein Name. Durch besondere Behandlung (Streckung von Kunststofffasern und anschließendes Graphitieren) gelingt es, die Ebenen in Faserrichtung zu orientieren. Das Ergebnis sind hochfeste Kohlenstofffasern.
Fulleren und Nanoröhren besitzen nur eine Basalebene, die im ersten Fall zu einer Kugel, im zweiten Fall zu Röhren gekrümmt sind. Auch hier sind die Übergänge zum Graphit fließend. Weitere Schichten können sich zwiebelartig anlagern und rußartiges Pulver bilden.
Vorkommen
Er kommt in der Natur in Form vereinzelter Flocken und Körner in kohlenstoffreichem metamorphem Gestein und als Adern in Pegmatit vor. Abgebaut wird Graphit vor allem in China, Korea, Madagaskar, Simbabwe, Brasilien und Indien sowohl im Tagebau als auch unter Tage. Pro Jahr handelt es sich dabei um ca. 600.000 Tonnen. In Europa gibt es zur Zeit nur noch wenige aktive Graphitbergwerke. In der Ukraine und in Tschechien wird makrokristalliner Naturgraphit in unterschiedlicher Qualität unter Tage abgebaut. Bei dem makrokristallinen Naturgraphit sind die einzelnen Graphitkristallitpakete (Flocken) gut erhalten und sichtbar. In Norwegen und in Österreich werden dagegen mikrokristalline Naturgraphite gewonnen, deren Kristalle nicht so deutlich ausgeprägt sind. Jedenfalls ist graphit eine SCHEIß-SACHE
Herstellung
Durch Verkoken kohlenstoffhaltiger Materialien entstehen graphitierbare Kohlenstoffe. Ausgangssubstanzen sind zum Beispiel Braunkohle, Steinkohle, Erdöl und Peche, aber auch Kunststoffe. Im Anschluss muss durch Erhitzen unter Luftabschluss auf ca. 3000 °C noch eine Umwandlung vom amorphen Kohlenstoff zum polykristallinen Grafit erfolgen.
Künstlich hergestellter Graphit ist auch als Acheson-Graphit bekannt.
Verwendung
Graphit wird vielfältig genutzt:
- als Bleistiftmine
- als Schmierstoff,
- als Werkstoff für selbstschmierende Lager und Dichtungen,
- als Füller zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit von z. B Kunststoffen,
- als Kohlebürste in elektrischen Motoren,
- als Elektrode in Lichtbogenlampen und -öfen,
- als Schmelztiegel,
- als Gießform,
- als thermisch hochbelastbare Hochofenauskleidung,
- als Moderator und Reflektor in Atomreaktoren,
- als Monochromator im Röntgendiffraktometer,
- als Waffe in Form von Graphitfäden zum Kurzschließen der feindlichen Stromversorgung (Streubombe) und
- als korrosionsbestaendiger Werkstoff in der chemischen Industrie.
Geschichte
Der Name leitet sich aus dem Griechischen γραφειν (graphein) ab, was schreiben bedeutet. Er spielt damit auf die Tatsache an, dass Graphit auf Papier durch Abreibung der einzelnen Blättchen leicht eine graue Ablagerung hinterlässt, die im Bleistift zum Schreiben genutzt werden kann.
In der späten Eisenzeit in Mitteleuropa (La-Tène-Zeit) wurde Graphit gerne verwendet, um die Oberfläche keramischer Gefäße zu schwärzen. Hier waren besonders die Vorkommen bei Passau bedeutsam.
Weblinks
Vorlage:Commons2 Graphit im Mineralienatlas WiKi
Siehe auch: Liste von Mineralen