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Graphite

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Graphite
Graphite

Le graphite est un minéral qui est, avec le diamant, la lonsdaleite et la chaoite, l'un des allotropes naturels du carbone ; c'est un élément natif qui se trouve surtout dans les sédiments de métamorphisme régional mais, selon les roches, il peut se former aussi à partir du charbon organique, du magma ou par réduction des carbonates.

Sa structure est constituée de feuillets hexagonaux non compacts, nommés graphènes, séparés d'environ 0,336 nm le long de la direction de leur normale. Dans chaque feuillet, les atomes de carbone sont fortement liés par des liaisons covalentes de type sp2, tandis que les liaisons entre les feuillets sont faibles, de type π, ce qui explique le clivage et la faible dureté.

Le mot « graphite » est dérivé du radical grec de γράφειν « écrire », avec adjonction du suffixe -ite.

[modifier] Propriétés physiques

Le graphite est la forme stable du carbone à température et à pression 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.

À cause 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.

[modifier] Polytypisme

Le graphite existe en deux polytypes :

  • graphite-2H, système cristallin hexagonal, classe cristalline dihexagonale-bipyramidale, groupe d'espace P 63/mmc, empilement de type ABAB où le plan B est translaté de a/\sqrt{3} par rapport au plan A. Bien que sa structure soit analogue à celle des métaux qui cristallisent avec empilement hexagonal compact, le graphite est un non-métal. Il possède une certaine conductivité électrique, sa résistivité électrique est de 50 µΩ.m, soit 2900 fois celle du cuivre.
  • graphite-3R, trigonal à réseau rhomboédrique, empilement de type ABCABC. La structure rhomboédrique est instable : elle se produit par moulage et disparaît lors d'un recuit. On ne la trouve jamais comme forme pure, mais seulement comme tendance à l’empilement ABC dans les cristaux hexagonaux primaires.

Le charbon existe dans tous les états intermédiaires entre charbon amorphe et graphite hexagonal. On parle de graphite « lubricostratique » (latin « lubrico » rendre glissant) quand les couches sont déplacées parallèlement au hasard, et de graphite « turbostratique » (latin « turbo » tourbillon) si elles sont aussi tournées au hasard.

[modifier] Utilisations

b:Accueil

Wikibooks propose un ouvrage abordant ce sujet : matériaux utilisables pour le frottement.

b:Accueil

Wikibooks propose un ouvrage abordant ce sujet : lubrifiants.

commons:Accueil

Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur le graphite.

Le graphite a de nombreuses applications industrielles, sous diverses formes naturelles ou synthétiques :

Il est également utilisé en médecine comme absorbant en cas d'intoxication par voie orale.

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 à papier.

Aussi peut-il être utilisé comme composite d'alliage (Titane / Fibre de verre / Aluminium) dans la fabrication des cadres de raquettes de tennis.