Grafito, mucho mas que lapices escolares

El grafito es un mineral de la clase de los elementales, y en su composición concreta interviene un elemento semimetalico. Está formado casi exclusivamente por átomos de carbono, y se trata de hecho de una de las formas alotrópicas en que se puede presentar el carbono elemental, junto con el diamante, el fulereno y otros, como el grafeno.

Es la forma más estable del carbono en condiciones estándar (o a presiones y temperaturas bajas), por lo que se la usa en termoquímica para definir el estado estándar respecto del cual se mide el calor de formación de los compuestos del carbono. También es polimorfo de la chaoïta y la lonsdaleïta. El término grafito tiene su origen del griego γραφειν (graphein) que significa escribir. Se puede considerar este material como el carbón de máximo contenido en carbono, encontrándose por encima de la antracita, por lo que se le puede llamar meta-antracita, aunque normalmente no se lo emplea como combustible debido a que es muy difícil encenderlo. También es posible entender a este mineral como una sucesión de capas de grafeno superpuestas.

Grafito

Características

Es de color negro con brillo metálico, refractario y exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una Estructura atomica del grafitoconductividad de la electricidad baja y que aumenta con la temperatura, comportándose pues como un semiconductor. A lo largo de las capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura, comportándose como un conductor semimetalico.

En el, los átomos de carbono presentan hibridación sp2, esto significa que forma tres enlaces covalentes en el mismo plano a un ángulo de 120 ° (estructura hexagonal) y que un orbital Π perpendicular a este plano quede libre (estos orbitales deslocalizados son fundamentales para definir el comportamiento eléctrico de este material). El enlace covalente entre los átomos de una capa es extremadamente fuerte, en cambio las uniones entre las diferentes capas se realizan por fuerzas de Van der Waals y las interacciones entre los orbitales Π, y son mucho más débiles. Su estructura laminar hace que sea un material marcadamente anisótropo.

Este mineral tiene funciones de rayar otros minerales para medir su dureza, ya que no es muy frágil. De manera artificial, puede convertirse en diamante aumentando la temperatura y la presión, y utilizando un catalizador para aumentar la velocidad de la reacción.

Este material es un polimorfo del diamante, la chaoïta y la lonsdaleïta. Tiene dos politipos, el grafito-2H, que también cristaliza en el sistema hexagonal, y el grafito-3R, que lo hace en el trigonal. Además se conocen dos variedades: la cliftonita, es un mineral octaédrico pseudomórfica tras kamacita, encontrado en unos pocos meteoritos de hierro, y el grafito uránico, un grafito que como su nombre indica contiene uranio.

Formación del grafito

Este material se encuentra en rocas metamórficas como resultado de la reducción de compuestos de carbono sedimentario durante el metamorfismo. También se encuentra en rocas ígneas y en los meteoritos. Los minerales asociados con el grafito incluyen cuarzo, calcita, diferentes añicos y turmalina. En meteoritos ha encontrado con troilita y minerales silicatos. Los cristales de este material en hierro meteorítico se conocen como cliftonita. El principal productor mundial es China, seguido de India y Brasil.

Usos del grafito en la actualidad

  • Mezclado con una pasta sirve para fabricar lápices.
  • Se puede encontrar en ladrillos, baldosas, crisoles, etc.
  • Es un buen lubricante sólido, ya que se desliza fácilmente debido a la superposición de capas (de grafeno) que constituye su estructura reticular.
  • Se usa en la creacion de diversas piezas en ingeniería, como rodamientos, etc.
  • Es conductor de la electricidad y se utiliza para fabricar electrodos.
  • También tiene otras aplicaciones eléctricas, como por ejemplo las pequeñas piezas de carbón que en muchos motores eléctricos posibilitan el contacto entre las fases eléctricas y el colector.
  • Es usado también para crear discos de grafito parecidos a los de discos vinilo.
  • Se encuentra también en muchos tipos de reactores nucleares, en los que se emplea a veces grafito sintético, ultrapuro, como matriz moderadora del flujo neutrónico (hace ir más lentos los neutrones). Se debe tener cuidado de que el grafito usado en los reactores no contenga materiales absorbentes de neutrones tales como el boro, ampliamente usado como electrodo iniciador a los sistemas de deposición comercial de grafito; esto causó el fracaso de los reactores nucleares alemanes de la Segunda Guerra Mundial basados ​​en grafito. Como los alemanes no fueron capaces de determinar la naturaleza del problema, se vieron forzados a usar como sustancia moderadora agua pesada, mucho más cara. El grafito usado en los reactores nucleares se llama frecuentemente grafito nuclear.
  • Es usado para crear grafeno, un material de alta conductividad eléctrica y térmica, potencial futuro sustituto del silicio en la fabricación de chips.

El grafito como lápiz

La posibilidad de dejar marcas en el papel y otros objetos dan su nombre al grafito. El grafito del lápiz, o plomo negro, es más comúnmente Lapiz de grafitouna mezcla de polvo de grafito y arcilla; fue inventado por Nicolas-Jacques Contiene el 1795.  Plumbago es un término más antiguo para el grafito natural utilizado para dibujar, tradicionalmente como un trozo de mineral sin la envoltura de madera. Hoy en día, los lápices son todavía un mercado pequeño pero significativo para el grafito natural. Alrededor del 7% de los 1,1 millones de toneladas producidas en 2011 se empleó para hacer lápices.

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