Graphite

cliftonite (Fletcher) : octaèdres de graphite en pseudomorphose de kamacite. Cette variété a un temps été considérée comme un allotrope du carbone, voire comme une pseudomorphose après le diamant. Elle se rencontre dans certaines météorites de fer.

Le graphite est la forme stable du carbone à température et à pressions ordinaires. L'apparence du graphite est celle d'un solide noir à l'éclat submétallique ; sa dureté est faible, entre 1 et 2 sur l'échelle de Mohs. En raison de sa structure en feuillets, toutes les propriétés physiques du graphite sont anisotropes. En particulier, la conductivité électrique est très différente dans le plan des feuillets et dans la direction perpendiculaire.

Graphite présent dans les roches métamorphiques en raison de la réduction des composés carbonés sédimentaires au cours du métamorphisme. Il se produit également dans les roches ignées et dans les météorites. Les minéraux associés au graphite comprennent le quartz, la calcite, les micas et la tourmaline. Les principales sources d'exportation de graphite extrait sont par ordre de tonnage: la Chine, le Mexique, le Canada, le Brésil et Madagascar. Dans les météorites, le graphite se produit avec de la troilite et des minéraux silicatés. Les petits cristaux graphitiques dans le fer météoritique sont appelés cliftonite. Certains grains microscopiques ont des compositions isotopiques distinctes, indiquant qu'ils se sont formés avant le système solaire. Ils font partie des 12 types de minéraux connus qui sont antérieurs au système solaire et ont également été détectés dans des nuages moléculaires. Ces minéraux se sont formés dans les éjectas lorsque des supernovae ont explosé ou des étoiles de taille faible à intermédiaire ont expulsé leurs enveloppes extérieures tard dans leur vie. Le graphite peut être le deuxième ou le troisième minéral le plus ancien de l'Univers.

Le carbone solide se présente sous différentes formes appelées allotropes selon le type de liaison chimique. Les deux plus courants sont le diamant et le graphite (les moins courants incluent le buckminsterfullerène). Dans le diamant, les liaisons sont sp et les atomes forment des tétraèdres, chacun étant lié à quatre voisins les plus proches. Dans le graphite, ce sont des hybrides orbitaux sp et les atomes se forment dans des plans, chacun étant lié à trois voisins les plus proches distants de 120 degrés. Les couches individuelles sont appelées graphène. Dans chaque couche, les atomes de carbone sont disposés dans un réseau en nid d'abeilles avec une longueur de liaison de 0,142 nm et la distance entre les plans est de 0,335 nm. Les atomes du plan sont liés de manière covalente, avec seulement trois des quatre sites de liaison potentiels satisfaits. Le quatrième électron est libre de migrer dans le plan, rendant le graphite électriquement conducteur. La liaison entre les couches se fait via des liaisons van der Waals faibles, qui permettent aux couches de graphite d'être facilement séparées ou de glisser les unes sur les autres. La conductivité électrique perpendiculaire aux couches est par conséquent environ 1000 fois inférieure.

Le graphite a de nombreuses applications industrielles, sous diverses formes naturelles ou synthétiques : construction mécanique : pièces de frottement, joints d'étanchéité, produits lubrifiants ; construction électrique : balais de moteurs ; comme réducteur, notamment en sidérurgie (coke des hauts-fourneaux) ; comme électrode, par exemple en sidérurgie (acier électrique) ; comme cathode, par exemple dans l'industrie d'électrolyse de l'aluminium ; comme cathode dans la galvanoplastie et particulièrement la galvanotypie ; comme modérateur dans des réacteurs nucléaires ; comme adsorbant, dans les filtres à « charbon actif ». comme conducteur électrique (pencil mod, bombe au graphite) comme échangeur de chaleur pour le traitement d'acide chlorhydrique (fabrication pigment de peinture) comme matériau principal de la fibre de carbone comme matériau principal des raquettes de badminton dans la tige et le cadre Il est également utilisé en médecine comme absorbant en cas d'intoxication par voie orale et en usage militaire pour endommager les centrales électriques comme bombe au graphite. Dans les arts plastiques, il est utilisé pour le dessin. Il sert en particulier à fabriquer des crayons, souvent sous l'appellation incorrecte de « mine de plomb ». L'utilisation domestique la plus courante est le crayon. Il peut aussi être utilisé comme composite d'alliage (avec le Titane ou Fibre de verre) dans la fabrication des cadres de raquettes de tennis (existe en Aluminium aussi). Une forme pyrolytique du graphite est utilisée dans la fabrication de grilles pour les tétrodes de très grande puissance dans le domaine de la radiodiffusion. On peut citer par exemple la tétrode TH539 qui a été utilisée jusqu'en mars 2003 sur l'un des deux blocs émetteurs ondes longues d'Allouis de 1 000 kW.

Les gisements historiques sont les mines britanniques de Seathwaite (en) exploitées pour confectionner les mines de crayon dès le XVII siècle. Comme ce minéral ressemble au plomb que l'on utilise alors pour dessiner ou écrire, il reçoit le nom de plombagine. La plombagine remplace progressivement la mine de plomb dans les crayons. Ce n'est qu'en 1779 que le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele analyse la plombagine (qu'il utilise pour écrire) et prouve qu'elle est composée de carbone pur et non de plomb, montrant que ce minerai est une forme cristalline particulière du carbone. C'est le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner qui a inventé le terme « graphite » en 1789, s'inspirant du grec γράφειν (graphein = écrire).

Graphite Est une pierre à haute énergie qui est un excellent composant dans les baguettes. Souvent appelée la « pierre de la liberté personnelle », on pense qu'elle est bénéfique pour aider à faire les changements de vie nécessaires à la croissance personnelle. On pense qu'il améliore les compétences en écriture et permet une meilleure compréhension des équations mathématiques. Il aide à stimuler les capacités de réflexion cognitive, encourage son utilisateur à un meilleur apprentissage et améliore la communication.