Grafit

Dostal meno z gréckeho slova grafien, čo v preklade znamená písať. Poznali ho už v stredoveku. V polovici 16.-ho storočia vznikli vedľa ložísk grafitu prvé manufaktúry na písacie tyčinky. Dodnes sa kvalitný, čistý grafit mieša s jemným ílom a lisuje sa na tuhu do tužiek.

Grafit (tuha) tvorí kryštály šesťuholníkovej sústavy. V nich každý atóm uhlíka je viazaný 3 ďalšími atómmi uhlíka. Pri tomto usporiadaní každý atóm uhlíka má jeden voľný valenčný elektrón, ktorý sa môže pohybovať v kryštáli ako je to pri kovoch. Z toho vyplýva elektrická vodivosť tuhy. Jednotlivé plošne usporiadané časti (roviny) kryštálovej štruktúry tuhy sa navzájom viažu iba malými silami, preto sa tuha ľahko stiera a používa na písanie.

Beztvarý – amorfný uhlík, zo spálených organických látok (získava sa karbonizáciou – rozkladnou destiláciou – organických látok za neprístupu vzduchu), tvorí nepostrehnuteľne malé kryštáliky tuhy. Pri rýchlom vznikaní kryštálikov sa kryštálová mriežka dôkladne nevybuduje. Najmä na povrchu kryštálikov sú atómy s voľnými orbitálmi a prejavuje sa preto elektrický náboj, ktorý je príčinou adsorbčnej mohutnosti beztvarého uhlíka.

Adsorbcia je zväčša fyzikálny jav, ktorý sa zakladá na pútaní častíc (atómov, iónov, molekúl) adsorbovaných látok na povrch adsorbentov.

Medzijadrová vzdialenosť medzi dvoma jadrami uhlíka je 0,142 nm a väzbový uhol je 120°. Malá tvrdosť T=1-2 a výborná štiepateľnosť spôsobujú, že sa grafit ľahko otiera o prsty a zanecháva stopy. Hustota tuhy je 2,3 g . cm-3. Farba a vryp sú oceľovo čierne, lesk má kovový a v agregátoch aj matný. Je odolný voči kyselinám a je dobrým vodičom nielen elektriny ale aj tepla. Vysoká ohňovzdornosť je podmienená teplotou 3800 °C, pri ktorej uhlík (grafit) sublimuje. Pod mikroskopom nájdeme grafit rozptýlený v rôznych horninách. Ložiská vytvára v kryštalických bridliciach, mramoroch a pegmatitoch. V premenených horninách vzniká premenou organických látok (zbytkov rastlín) v usadeninách. Vo vyvreninách a meteoritoch môže byť aj anorganického pôvodu.

Najviac grafitu sa vyťaží v Rusku, Kórei, Mexiku, Rakúsku, Nemecku, Kanade, na Cejlóne a Madagaskare. Najbližšie a najdôležitejšie ložiská sú v južných Čechách, medzi Českým Krumlovom a Hornou Planou, v okolí Netolic, Týnu nad Vltavou a na severnej Morave pri Vrbne a Brannej. Na báze kvalitnej juhočeskej tuhy vznikli v roku 1787 v Českých Budějoviciach tuškárske firmy Hardtmuth, ktorej výrobky pozná celý svet.

Doteraz známe výskyty grafitu na Slovensku nemajú priemyselný význam. Vyššie koncentrácie celistvého a šupinkatého grafitu sa zistili v grafitických bridliciach v Príboji a pri Brádne, kde sa v minulom storočí aj ťažili. Ďalšie výskyty sú známe v Rimavskom Brezove, Zlatne, Rovnom, Jelšave, Košickej Belej a na lokalite Kadlub pri Kyjatiovciach, kde vystupovali dve šošovky čistého grafitu v grafitických filitoch. Neveľké šošovky grafitu sa nachádzali i v metamorfovaných bridliciach v Malých Karpatoch, Pezinku a v Perneku. V malom množstve býva vtrúsený v niektorých magnezitoch (Ružiná, Podrečany, Burda-Rovne, Poproč, Ploské, Sirk, Lubeník, Ochtiná, Bankov pri Košiciach) a v siderite v Nižnej Slanej a spôsobuje ich tmavosivé sfarbenie.

Dobrá elektrická vodivosť grafitu sa osvedčila pri výrobe batérií, elektród, vodivých náterov pre galvanoplastiku a kontaktov generátorov. Najviac grafitu spotrebujú zlievárne na výrobu téglikov na tavenie a foriem na odlievanie ocele, medi a mosadze. Z grafitu sa vyrábajú aj antikorózne nátery, mazadlá a tyče do atómových reaktorov, usmerňujúce rýchlosť rozpadu atómových jadier.

Tuha sa vyrába i umele z kvalitného čierneho uhlia – antracitu. Grafitová modifikácia uhlíka:

• a/ koks – karbonizácia čierneho uhlia. Používa sa ako palivo a ako redukčný prostriedok (napr. pri výrobe železa)
• b/ drevné uhlie – je pórovité, má veľký povrch, na ktorý môže pútať mnohé iné látky (plyny, farbivá) – je to adsorbčná vlastnosť
• c/ aktívne uhlie – z organického materiálu (drevo, kosti, cukor, krv, orechové škrupiny). Je to osobitne upravené drevné uhlie, je veľmi čisté a má značnú adsorbčnú schopnosť. Používame ho na čistenie, izoláciu a opätovné získavanie plynov z pár (napr. benzénu zo svietiplynu, xylénu z tlačovej farby), na plynové masky, ako lekárske uhlie proti žalúdočným a črevným chorobám.
• d/ sadze – sú to veľmi jemné grafitové kryštáliky. Vznikajú pri nedokonalom spaľovaní zlúčenín obsahujúcich uhlík (acetylén, naftalín). Použitie: ako plnivo ktoré zvyšuje akosť gumy (zabraňuje odieraniu plášťov na pneumatikách), na tlačiarenskú čerň, tuš, čierna farba, krém na topánky atď..