Skisse av krystallstruktur for grafitt som viser hvordan karbonatomene ligger i sjikt.
Grafitt er et svært bøyelig og bløtt mineral med svart farge og strek. Mineralet er så bløtt at det farger papir svart. Grafitt er den vanlige formen av krystallisert karbon. Men karbon er polymorft og ved høyt trykk vil diamant være den stabile fasen.
Mens diamant krystalliserer kubisk, er grafitt bygd opp av et sekskantet krystallgitter, hvor karbonatomene ligger i sjikt. Dette forklarer den fullkomne, bladaktige spaltbarheten.
Naturlig og kunstig grafitt blir brukt til mange tekniske formål. Grafitt er bestandig overfor varme og temperaturforandringer, og tåler nesten 4000 °C. Det har også gode elektriske og termiske ledningsevner. Grafitt blir derfor brukt til framstilling av digler for smeltning av metall, som elektroder i elektriske bueovner, ved elektrolytiske prosesser og til andre formål i elektrokjemisk, elektrotermisk og kjemisk industri.
Oildag og aquadag er suspensjoner av grafitt i henholdsvis olje og vann. Disse blir brukt som smøremidler. Grafitt blir også brukt som moderator og reflektor i kjernereaktorer.
Som naturlig mineral finnes grafitt særlig i metamorfe bergarter og kan bli en vesentlig bestanddel av såkalte grafittskifere; i Norge for eksempel ved Skaland på Senja, Jennestad i Sortland og Holandsfjord i Nordland.
Mange grunnfjellsgneiser fører litt grafitt (særlig i Kongsberg–Bamble-området). For øvrig er det grafitt i metamorf alunskifer både i fjellkjedestrøkene og i Oslofeltet.
Pyrolytisk grafitt blir framstilt ved å spalte lavmolekylære hydrokarboner som metan, etan eller benzen ved en grafittoverflate under lave trykk ved cirka 2000 °C. I fiberform får man grafitt ved kontrollert forkulling av organiske fiberprodukter etterfulgt av oppvarming til omtrent 2500 °C. Pyrolytisk grafitt og fibergrafitt blir brukt som karbonfibre.
Retortegrafitt skilles ut ved fremstilling av bygass og koks som tette, faste masser dannet ved spalting av karbonholdige gasser fra oppvarmet steinkull (cirka 1500 °C). Retortegrafitten er svært hard, men har i likhet med grafitt god elektrisk ledningsevne. Den blir brukt til elektroder for galvaniske elementer og som kullstifter for lysbuelamper.
Glanskarbon blir framstilt ved å la en bygass- eller metanflamme brenne mot glatte overflater, for eksempel glasert porselen eller metall som er oppvarmet til rundt 800 °C. Dette gir en metallisk glinsende, svært sprø og kjemisk motstandsdyktig form for karbon som er nesten like hard som diamant. Grafitten består av svært små, sammenfiltrede grafittkrystaller med gjennomsnittlig diameter på 2 nanometer.
Sot blir dannet når karbonforbindelser i gassfase forbrenner under utilstrekkelig lufttilførsel. Karbonpartiklene som dannes skilles ut ved å kjøle flammen mot vannkjølte metallplater og lignende.
I tillegg til karbon inneholder sot ofte hydrogen, oksygen og litt svovel. Teknisk viktig er kjønrøk, som man får ved ufullstendig forbrenning av harpiksrikt trevirke, oljesot fra oljelamper (lampesot), naftalensot (av naftalen C10H8), antracensot (av antracen C14H10) og acetylensot (av acetylen C2H2).
Videre kan man fremstille sot, ofte kalt carbon black, ved ufullstendig forbrenning av petroleum. Carbon black blir brukt i store mengder til framstilling av trykksverte, tusj, til farging av lakk og anna, ved overflatebehandling av stål, i LP-plater og som fyllstoff for gummi, for eksempel i bildekk. Rundt 40 prosent av gummimassen i eit gummidekk er sot, ettersom kvaliteten på soten er viktig for slitestyrken til dekket. Cirka 95 prosent av sotproduksjonen går til gummiindustrien.
En mindre ren form for grafitt er aktivt kull. Dette fremstilles ved forholdsvis svak oppvarming av organiske stoffer, som tre, torv, kull, koks, avfallsstoff fra dyr, rørsukker med mer. Under oppvarmingen må det være stoffer som forhindrer sammensintring til grovere partikler til stede, og som dessuten bidrar til å fjerne dannede tjæreprodukter.
Det ferdige produktet er porøst med en svært stor «indre overflate». Takket være denne store overflaten har aktivt kull svært stor adsorpsjonsevne. Aktivt kull brukes i fobindelse med gjenvinning og rensing av gasser og damper. Det brukes også i avfarging og fjerning av fourensninger fra løsninger og i rensing av vann. I medisinen brukes aktivt kull i behandling av noen forgiftninger.
Koks er òg eit karbonrikt produkt.
Grafittprodukter blir fremstilt ved spaltning av karbonholdige forbindelser. Hvis dette skjer ved lave temperaturer (cirka 400 °C), blir grafitten utskilt i finfordelt form, med vilkårlig orientering av de små krystallittene og ein høyst uordnet grafittstruktur. Dette er særleg tilfellet for sot, trekol og lignende.
Høyere temperaturer (cirka 800 °C og mer) fører til større krystallitter, fastere sammenfiltring og dessuten økt ordning av karbonlagene.
Ved omtrent 1500 °C får man tette, men fortsatt fullstendig uregelmessig orienterte aggregat av større krystaller (retortegrafitt). Ved enda høyere temperaturer (rundt 2500 °C) får man større krystaller (kunstig grafitt) med tiltagende orientering, der strukturen skiller seg lite fra naturlig grafitt.
Framstilling av kunstig grafitt foregår ved oppheting av koks (petrolkoks) eller antrasitt i form av bakte elektroder i elektriske ovner ved cirka 2700 °C.
Verdensproduksjonen av naturlig grafitt er på cirka 600 000 tonn per år, med Kina, India, Mexico, Brasil og Madagaskar som de viktigste produsentland. Den beste grafittkvalitet får man fra Sri Lanka.
Såkalt amorf grafitt (som i virkeligheten er kryptokrystallinsk) dannes i metamorfe steinkullsleier og brytes blant annet i Kaukasus, Ural, Mexico og Korea.
I Norge har Skaland Grafitverk produsert for omkring 19 millioner kroner hvert år de siste årene (ca. 9000 tonn).
| Egenskap | Verdi |
|---|---|
| Kjemisk formel | C |
| Hardhet | 1–2 |
| Massetetthet | 2,23 g/cm³ |
| Krystallsystem | Heksagonalt |
Pulverisert grafitt, også kalt pottebly, har blitt brukt som smøremiddel og fyllstoff siden 1800-tallet. På blant annet seilskuter ble en rekke tørre overflater dekket med pottebly, for eksempel blokkene i en talje, aksler i ulike spill, eller hengslene til kanonporter. På grunn av grafittens lagvise sjikt kan karbonatomene gli over hverandre, og fungerer derfor som et utmerket smøremiddel.
Til nating av dekk, eller behandling av teakoverflater, har potteblyet vært brukt som pusse- og fyllmiddel. På første halvdel av 1900-tallet ble skrogene på kappseilere dekket med pottebly og polert, noe som gav en svært glatt og blank overflate. Ulempen med pottebly som bunnstoff er at det forsvinner etter noen dager, men gir båten litt ekstra slipp under selve kappseilaset. Potteblyet har en rekke navn, som pottlodd, svartbly, grafittpulver, plumbago eller bare grafitt.
Kommentarer (2)
skrev Marthe Simonsen
skrev Rune S. Selbekk
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.