Graphit

Graphit, eine der drei allotropen Kohlenstoffmodifikationen. Die beiden anderen Formen sind Diamant und amorpher Kohlenstoff.

Bedeutende Graphitlagerstätten sind z. B. bei Passau, in der Steiermark, in Norwegen, in der Tschechischen Republik, in Sibirien, auf Madagaskar, in Mexiko, Sri Lanka, China und zahlreichen Gegenden der USA. In der Natur vorkommender Graphit enthält meistens Verunreinigungen und wird deshalb technisch gereinigt. Graphit lässt sich auch künstlich erzeugen. Ein Gemisch aus Petrokoks (Erdölrückstand) und Steinkohlenteerpech wird 11 bis 13 Wochen lang auf 800 bis 1 300 °C erhitzt und geformt – das entstehende Zwischenprodukt wird auch Kunstkohle genannt. Anschließend kann die Kunstkohle in speziellen elektrischen Öfen graphitisiert werden. Während dieses Prozesses werden praktisch alle Metalloxidverunreinigungen im Rohkohlenstoff zu Metall reduziert, wobei letzteres durch hohe Temperaturen verdampft. Das Endprodukt nennt man auch Elektrographit.

Graphit ist grau bis grauschwarz, undurchsichtig und besitzt einen metallischen Glanz. Die relative Dichte dieser Kohlenstoffmodifikation schwankt zwischen 2,09 und 2,2. Graphit kristallisiert im hexagonalen System, allerdings nicht in gut ausgebildeten Kristallen, sondern in Schuppen. Das Graphitkristallgitter besteht aus übereinandergelagerten ebenen Kohlenstoffschichten. In diesen Schichten sind die Kohlenstoffatome zu einem System aus zusammengefügten Sechsringen vereinigt. Die Schichten lassen sich gegeneinander verschieben und verleihen dem Graphit seine weichen Eigenschaften. Er ist das einzige Nichtmetall, das den elektrischen Strom gut leitet. Im Gegensatz zu anderen elektrischen Leitern ist Graphit aber ein schlechter Wärmeleiter. Nach jüngsten Erkenntnissen lässt sich durch Protonenbeschuss auch Graphit mit magnetischen Eigenschaften erzeugen. Durch das Eindringen der Protonen in das Kohlenstoff-Wasserstoff-Gerüst der Graphitkristalle wird offensichtlich deren Gitterstruktur soweit verzerrt, dass sich magnetische Ordnungen ausbilden können.

Die Minen von Bleistiften enthalten Graphit, der mit Ton vermischt ist. Graphit wird in elektrochemischen Prozessen, bei denen korrodierende Gase abgegeben werden, als Elektrodenmaterial eingesetzt. Außerdem findet Graphit als Schmiermittel und in Industriefarben Verwendung. Er wird auch als Moderator in Kernreaktoren verwendet, wo man ihn in hochreiner Qualität benötigt. Graphit verlangsamt die beim Spaltprozess entstehenden Neutronen, ohne diese einzufangen (siehe Kernenergie).