De äldre namnen black lead och plumbago uppkom genom förväxling med blymalmer med liknande utseende, särskilt blyglans. Grafit har inget kemiskt samband med metallen bly. Plumbago användes ofta i sin massiva mineralform. Termen black lead syftar vanligtvis på pulveriserad eller bearbetad grafit med matt svart färg. Namnet grafit kommer från det forngrekiska graphein, som betyder skriva eller rita.
Kemi och egenskaper
Kol är ett icke-metalliskt grundämne med atomnummer 6 och valens 4. Det bildar binära föreningar som kallas karbider med många metaller och vissa icke-metaller. Kol har två stabila isotoper, kol-12 (98.892%) och kol-13 (1.108%). Syntetisk grafit är mycket ren, med en C-renhet på över 99.9%, men har vanligtvis lägre densitet och ledningsförmåga samt högre porositet än sin naturliga motsvarighet.
Ursprung och produktion
Grafitbrytning har allvarliga negativa miljökonsekvenser. En utvinningsprocess skiljer grafit från andra mineraler med hjälp av ett vattenflöde. Eftersom grafit är lätt sjunker den nästan sist, vilket ger ett grovkoncentrat med 70% grafit. Lakning med saltsyra ger en produkt med 95% grafit. Syntetisk grafit framställs vid höga temperaturer som upprätthålls i flera veckor. Dessa temperaturer krävs inte bara för att bilda grafit från utgångskolet, utan också för att förånga eventuella föroreningar, däribland väte, kväve, svavel, organiska ämnen och metaller. Syntetisk grafit kan formas till mycket stora flingor (i centimeterstorlek) samtidigt som den behåller sin höga renhet, till skillnad från nästan alla naturliga grafitkällor. Syntetisk grafit kan också framställas genom kemisk ångdeponering från kolväten vid temperaturer över 2,500 K (2,230 °C), genom nedbrytning av termiskt instabila karbider eller genom kristallisering ur metallsmältor som är övermättade med kol. Syntetiskt grafitpulver framställs genom att värma petroleumkoks i pulverform till över grafiteringstemperaturen. Ett företag i Nya Zeeland använder skogsavfall för att framställa det som de kallar ”biografit” genom en process som benämns termokatalytisk grafitering.
Användningsområden
Grafit används bland annat i eldfasta material, batterier, ståltillverkning, bromsbelägg, gjuteriformar och smörjmedel. Metall kan impregneras i grafit för att skapa en självsmörjande legering till maskinlager som utsätts för höga eller låga temperaturer. Det mesta syntetiska grafitpulvret används för att höja kolhalten i stål, medan en del används i batterier och bromsbelägg. Grafitpennor är den vanligaste typen av blyertspenna och har ett hölje av trä. De består av en blandning av lera och grafit, och färgen varierar från ljusgrå till svart. Hur mycket lera som blandas i grafiten beror på pennans avsedda hårdhet, och en lägre lerhalt ger en mjukare kärna. Massiva grafitpennor består av en blandning av grafit och lera utan annat hölje än ett omslag eller en etikett, och kallas ofta träfria pennor. Omkring 7 % av de 1,1 miljoner ton som producerades 2011 användes till att tillverka pennor. Inom konsten används grafit vanligtvis för detaljerade och precisa teckningar, eftersom den ger ett stort valörspann, från ljust till mörkt.
Pennträ
Det träslag som föredrogs till pennor var rödceder, eftersom det doftade gott och inte splittrades vid vässning. De bästa delarna av kärnveden från östlig rödceder är ett av få träslag som lämpar sig för pennor, men tillgången hade minskat så kraftigt på 1940-talet att virke från rökelseceder till stor del ersatte det. Trä från Calocedrus decurrens, kalifornisk rökelseceder, är det främsta materialet för träpennor eftersom det är mjukt och lätt att vässa utan att det bildas flisor. Vid pennframställning skärs en planka av enbär eller rökelseceder med flera långa, parallella spår till en lamell. Grafit- och lersträngarna placeras i spåren, och en andra planka med spår limmas ovanpå innan hela konstruktionen skärs till enskilda pennor.
Utforska alla sju extraits i Upptäcktsset.
