غرافيت

غرافيت هو حجر عالي الطاقة وهو مكون ممتاز في الصولجانات. غالبًا ما يشار إليه باسم "حجر الحرية الشخصية" ، ويُعتقد أنه مفيد في مساعدة المرء على إجراء تغييرات الحياة اللازمة للنمو الشخصي. يُعتقد أنه يحسن مهارات الكتابة ويوفر فهمًا أفضل للمعادلات الرياضية. يساعد على تحفيز مهارات التفكير المعرفي ، ويشجع المستخدم على التعلم بشكل أكبر ويحسن التواصل.

في الألفية الرابعة قبل الميلاد ، خلال العصر الحجري الحديث في جنوب شرق أوروبا ، استخدمت ثقافة ماريتا الجرافيت في الطلاء الخزفي لتزيين الفخار. في وقت ما قبل عام 1565 (تقول بعض المصادر في وقت مبكر من عام 1500) ، تم اكتشاف رواسب هائلة من الجرافيت عند الاقتراب من Gray Knotts من قرية Seathwaite في أبرشية Borrowdale ، كمبريا ، إنجلترا ، والتي وجدها السكان المحليون مفيدة في تمييز الأغنام. في عهد إليزابيث الأولى (1558-1603) ، تم استخدام جرافيت بوروديل كمواد مقاومة للصهر لربط قوالب قذائف المدفعية ، مما نتج عنه كرات مستديرة وأكثر سلاسة يمكن إطلاقها لمسافة أبعد ، مما يساهم في قوة البحرية الإنجليزية. كانت هذه الرواسب الخاصة من الجرافيت نقية وناعمة للغاية ، ويمكن بسهولة تقطيعها إلى أعواد. بسبب أهميته العسكرية ، كان هذا المنجم الفريد وإنتاجه يخضعان لرقابة صارمة من قبل التاج. خلال القرن التاسع عشر ، توسعت استخدامات الجرافيت بشكل كبير لتشمل تلميع المواقد ، ومواد التشحيم ، والدهانات ، والبوتقات ، وواجهات المسبك ، وأقلام الرصاص ، وهو عامل رئيسي في توسع الأدوات التعليمية خلال أول صعود كبير للتعليم للجماهير. سيطرت الإمبراطورية البريطانية على معظم الإنتاج العالمي (خاصة من سيلان) ، لكن الإنتاج من الرواسب النمساوية والألمانية والأمريكية توسع بحلول منتصف القرن. على سبيل المثال ، افتتحت شركة Dixon Crucible Company في جيرسي سيتي بولاية نيوجيرسي ، التي أسسها جوزيف ديكسون وشريكه Orestes Cleveland في عام 1845 ، مناجمًا في منطقة بحيرة Ticonderoga في نيويورك ، وأنشأت مصنعًا هناك ، ومصنعًا لتصنيع أقلام الرصاص والبوتقات وغيرها من المنتجات في نيو جيرسي ، الموصوفة في مجلة الهندسة والتعدين 21 ديسمبر 1878. قلم رصاص ديكسون لا يزال قيد الإنتاج. ترتبط بدايات عملية تعويم الرغوة الثورية بتعدين الجرافيت. يتضمن مقال E&MJ على شركة Dixon Crucible رسمًا تخطيطيًا لـ "الخزانات العائمة" المستخدمة في العملية القديمة لاستخراج الجرافيت. نظرًا لأن الجرافيت خفيف جدًا ، فقد تم إرسال مزيج الجرافيت والنفايات عبر سلسلة أخيرة من خزانات المياه حيث "تطفو" مادة الجرافيت الأنظف ، مما أدى إلى تسرب النفايات. في براءة اختراع عام 1877 ، اتخذ الأخوان بيسل (أدولف وأغسطس) من دريسدن بألمانيا هذه العملية "العائمة" خطوة إلى الأمام وأضفا كمية صغيرة من الزيت إلى الخزانات وغلي المزيج - خطوة تحريك أو زبد - إلى جمع الجرافيت ، الخطوات الأولى نحو عملية التعويم المستقبلية. حصل Adolph Bessel على ميدالية Wohler للعملية الحاصلة على براءة اختراع والتي أدت إلى ترقية استرداد الجرافيت إلى 90 ٪ من الإيداع الألماني. في عام 1977 ، نظمت الجمعية الألمانية لمهندسي التعدين وعلماء المعادن ندوة خاصة مكرسة لاكتشافهم ، وبالتالي ، الذكرى المئوية للتعويم. في الولايات المتحدة ، في عام 1885 ، حصل هيزكيا برادفورد من فيلادلفيا على براءة اختراع لعملية مماثلة ، ولكن من غير المؤكد ما إذا كانت عمليته قد استخدمت بنجاح في رواسب الجرافيت القريبة من مقاطعة تشيستر ، بنسلفانيا ، المنتج الرئيسي بحلول تسعينيات القرن التاسع عشر. كانت عملية Bessel محدودة الاستخدام ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الرواسب النظيفة الوفيرة الموجودة في جميع أنحاء العالم ، والتي لم تكن بحاجة إلى أكثر من الفرز اليدوي لجمع الجرافيت النقي. حالة الفن ، كاليفورنيا. تم وصف عام 1900 في تقرير وزارة المناجم الكندية عن مناجم الجرافيت والتعدين ، عندما بدأت الرواسب الكندية في أن تصبح منتجة مهمة للجرافيت.

يأتي الكربون الصلب في أشكال مختلفة تعرف باسم المتآصل اعتمادًا على نوع الرابطة الكيميائية. النوعان الأكثر شيوعًا هما الماس والجرافيت (أقل شيوعًا هما البكمينستر فوليرين). في الماس ، تكون الروابط sp وتشكل الذرات رباعي الأسطح مع ربط كل منها بأربعة أقرب جيران. في الجرافيت ، تكون sp هجينة مدارية وتتشكل الذرات في مستويات مع ارتباط كل منها بثلاثة جيران أقرب 120 درجة. الطبقات الفردية تسمى الجرافين. في كل طبقة ، يتم ترتيب ذرات الكربون في شبكة قرص العسل بطول رابطة يبلغ 0.142 نانومتر ، والمسافة بين المستويات 0.335 نانومتر. الذرات الموجودة في الطائرة مرتبطة تساهميًا ، مع إرضاء ثلاثة فقط من أربعة مواقع ترابط محتملة. الإلكترون الرابع حر في الهجرة في المستوى ، مما يجعل الجرافيت موصل للكهرباء. يتم الترابط بين الطبقات عبر روابط فان دير فالس الضعيفة ، والتي تسمح بفصل طبقات الجرافيت بسهولة ، أو الانزلاق فوق بعضها البعض. وبالتالي تقل الموصلية الكهربائية المتعامدة مع الطبقات بحوالي 1000 مرة.

يحدث Graphite في الصخور المتحولة نتيجة لانخفاض مركبات الكربون الرسوبية أثناء التحول. كما يحدث في الصخور النارية والنيازك. تشمل المعادن المرتبطة بالجرافيت الكوارتز والكالسيت والميكا والتورمالين. مصادر التصدير الرئيسية للجرافيت المُستخرج بالترتيب بالطن: الصين ، المكسيك ، كندا ، البرازيل ، ومدغشقر. في النيازك ، يوجد الجرافيت مع معادن التروليت والسيليكات. تسمى بلورات الجرافيت الصغيرة في الحديد النيزكي كليفتونيت. تحتوي بعض الحبيبات المجهرية على تركيبات نظيرية مميزة ، مما يشير إلى أنها تشكلت قبل النظام الشمسي. إنها واحدة من حوالي 12 نوعًا معروفًا من المعادن التي سبقت النظام الشمسي وتم اكتشافها أيضًا في السحب الجزيئية. تشكلت هذه المعادن في المقذوفات عندما انفجرت المستعرات الأعظمية أو طردت النجوم الصغيرة والمتوسطة الحجم غلافها الخارجي في وقت متأخر من حياتها. قد يكون الجرافيت ثاني أو ثالث أقدم معدن في الكون.

الأنواع الرئيسية من الجرافيت الطبيعي ، كل منها يحدث في أنواع مختلفة من رواسب الخام ، هي

تحدث الرقائق المتبلورة الصغيرة من الجرافيت (أو الجرافيت المقشر) كجسيمات معزولة ، مسطحة ، شبيهة بالصفائح ذات حواف سداسية إذا لم تنكسر. عند كسر الحواف يمكن أن تكون غير منتظمة أو زاويّة ؛

الجرافيت غير المتبلور: يسمى الجرافيت الرقيق جدًا أحيانًا غير متبلور ؛

يحدث الجرافيت المتكتل (أو الجرافيت الوريدي) في عروق الشقوق أو الكسور ويظهر على شكل كتل صفيحية ضخمة من التكتلات البلورية الليفية أو الحلقية ، وربما يكون منشأه حراريًا مائيًا.

يشير الجرافيت الانحلال الحراري عالي الترتيب إلى الجرافيت مع انتشار زاوي بين ألواح الجرافيت أقل من 1 °

يستخدم اسم "ألياف الجرافيت" أحيانًا للإشارة إلى ألياف الكربون أو البوليمر المقوى بألياف الكربون.