Grafito

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Grafito
GraphiteUSGOV.jpg
Grafito
General
Categoría Minerales elementos nativos
Clase 1.CB.05a (Strunz)
Fórmula química C
Propiedades físicas
Color Negro acero y gris
Raya Negra
Lustre metálica, tierra
Transparencia no
Sistema cristalino Hexagonal (6/m 2/m 2/m)
Hábito cristalino Tabular, de seis caras foliada, las masas granulares compactados
Exfoliación Perfecto en una dirección
Fractura Escamosa, de lo contrario en bruto, cuando no en la división
Dureza 1-2 (Mohs)
Tenacidad Escamas finas flexibles y quebradizas
Densidad 2,09 a 2,23 g/cm³
Índice de refracción Opaco
Pleocroísmo No
Solubilidad Fundido Ni
Magnetismo No magnético
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El grafito es una de las formas alotrópicas en las que se puede presentar el carbono junto al diamante, los fulerenos, los nanotubos y el grafeno. A presión atmosférica y temperatura ambiente es más estable el grafito que el diamante, sin embargo la descomposición del diamante es extremadamente tan lenta que sólo es apreciable a escala geológica.

Fue nombrado por Abraham Gottlob Werner en el año 1789 y el término grafito deriva del griego γραφειν (graphein) que significa escribir. También se denomina plumbagina y plomo negro.

El grafito se encuentra en yacimientos naturales y se puede extraer, pero también se produce artificialmente. El principal productor mundial de grafito es China, seguido de India y Brasil.

Estructura[editar]

Estructura atómica del grafito.

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

Se podría decir que el grafito está constituido por capas de grafeno superpuestas.

Esta estructura laminar hace que el grafito sea un material marcadamente anisótropo.

Al igual que el diamante, el grafito está constituido exclusivamente por átomos de carbono, pero con una estructura cristalina particular. Tanto el grafito como el diamante son formas alotrópicas del carbono, de entre las múltiples que son posibles. El grafito, como el diamante, es un mineral semimetálico. Se conocen procesos mediante los cuales el grafito puede convertirse en diamante mediante el uso de muy elevadas presiones y temperaturas, pero esos métodos son de un coste superior al valor de mercado de los diamantes que se obtendrían, por lo que el hecho apenas se ha aprovechado comercialmente excepto para fabricar microdiamantes empleados en herramientas especiales.

Propiedades[editar]

El grafito es de color negro con brillo metálico, refractario y se exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad 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 semimetálico. Aunque tanto el grafito como el diamante están formados exclusivamente por átomos de carbono, el grafito es muy blando y opaco, mientrsa que el diamante es el mineral más duro según la escala de Mohs y además deja pasar la luz a su través, debiéndose estas marcadas diferencias físicas exclusivamente a las diferentes redes cristalinas o retículos sobre las que se disponen los átomos de carbono en el grafito (átomos de carbono en los vértices de prismas hexagonales) y en el diamante (la red cristalina está hecha de tetraedros regulares cuyos vértices son átomos de carbono).

Aplicaciones[editar]

  • Se utiliza para hacer la mina de los lápices.
  • El grafito se emplea en ladrillos, crisoles, etc.
  • Al deslizarse las capas fácilmente en el grafito, resulta ser un buen lubricante sólido.
  • Se utiliza en la fabricación de diversas piezas en ingeniería, como pistones, juntas, arandelas, rodamientos, etc.
  • Este material es conductor de la electricidad y se usa para fabricar electrodos. También tiene otras aplicaciones eléctricas, como los carbones de un motor, que entran en contacto con el colector.
  • Se emplea en reactores nucleares, como moderadores y reflectores.
  • El grafito mezclado con una pasta sirve para fabricar lápices.
  • Es usado para crear discos de grafito parecidos a los de discos vinilo salvo por su mayor resistencia a movimientos bruscos de las agujas lectoras.
  • Se puede crear Grafeno, material de alta conductividad eléctrica y térmica, futuro sustituto del silicio en la fabricación de chips.

Compuestos de intercalación de grafito[editar]

Distintas moléculas o iones pueden penetrar en las capas del grafito. Por ejemplo el potasio puede ceder un electrón al grafito, quedando el ion de potasio, K, entre las capas. Este electrón contribuye a aumentar la conductividad que presentaba el carbono.

Se pueden preparar diferentes compuestos de intercalación con distintas estequiometrías y distintas especies. En algunos casos la conductividad resultante es mayor, como en el caso del potasio, y es lo que ocurre generalmente, pero en otros, como por ejemplo con flúor, es menor.

Otras formas relacionadas[editar]

Existen otras formas llamadas de carbón amorfo que tienen una estructura relacionada con la del grafito:

Referencias[editar]

Enlaces externos[editar]