مفهوم الجرافيت
الجرافيت: هو معدن من المعادن المُتوافرة والمُنتشرة بشكل كبير على سطح الأرض، يُعتبر شكلاً من الأشكال الرئيسة للكربون المُتآصل؛ ممَّا يعني أنّ هذا المعدن يحتوي على الكربون إضافةً إلى احتوائه على كميّات من الألماس والفوليرين.
حديد الزهر وهو الحديد الصّب الناتج من الأفران العالية، ويمتاز بهسولة كسرهِ كما أنّه لا يقبل التشكيل، حيث يحتوي هذا الحديد على كميّات كبيرة من معدن الجرافيت؛ الأمر الذي يجعله من أضعف أنواع الحديد خاصةً عند تعرُّضه للشَّدِّ، ولم يتمّ اكتشاف طريقة للتخلُّص منهُ إلى الآن.
كان الجرافيت واسع الانتشار والاستخدام منذ القدم؛ الأمر الذي جعلهُ يُستخدم بشكل كبير في الكتابة، حيث كان هذا المعدن يترك أثراً وعلامات أكثر وضوحاً من معدن الرصاص، إضافةً لكونه سريع الزَّوال.
تواجد معدن الجرافيت
يتواجد معدن الجرافيت بشكلٍ تلقائيّ في الطبيعة، حيث يظهر بصورتين مُختلفتين؛ إحداهما أنّه قد يكون على شكل صفائح أو قشور تتكوّن بشكل رئيس من بلورات صغيرة الحجم مُسطَّحة تنتمي للفصائل السداسيّة، والآخر ظهوره على شكل كتل ترابية المظهر تتكوَّن من بلورات مجهريّة لا يمكن رؤيتها إلا بالمجهر.
يمتاز الجرافيت المُصنّع بأنّه أكثر نقاءً وصفاءً من الجرانيت الذي يتواجد بشكلٍ تلقائيّ في الطبيعة، حيث يتمّ صناعة هذا المعدن عن طريق القيام بوضع فحم الأنثراسيت في أفران كهربائيّة حتى يتم تسخينه بشكل جيد، بشرط أن يتمّ خلط هذا المعدن مع كميّات قليلة من الرماد الناعم.
يتفاعل الجرافيت مع كميّات بخار الماء الموجودة في طبقات الجوّ؛ حتى يتمّ تكوين طبقة رقيقة تُقلّل من عمليّة احتكاك الأسطح مع بعضها بعضاً، هذا وقد يمتاز الجرافيت بمقاومته العالية للحرارة؛ الأمر الذي يجعله يتحمَّل أيَّ ظَرْفٍ أو عاملٍ قد يصيبهُ ويحيطُ بهِ دون أن يحدث لهُ أي تغيُّر أو ضَرر.
يمكن تعريف معدن الجرافيت على أنّه مادّة شفافة ذات كثافة عالية، تتكوّن بشكلٍ رئيسٍ من ذرَّات الكربون، كما أنّ هذه المادة تمتلك شكلاً خاصاً بها، ويتشابه إلى حدٍّ ما مع شبكة خلية النحل المُترابطة والمُتراصَّة.
استخدامات الجرافيت
- يدخل في صناعة المُزلّجات التي تساعد على تسهيل حركة الآلات؛ وذلك نظراً لكونه يمتاز بلمسه الشحميّ إضافةً لكونهِ من المعادن الرَّخوة.
- يتمّ استخدامه لصناعة أقلام الرصاص وذلك عندما يتمّ تقويته بمادة الصلصال بشكل خاص.
- يدخل في صناعة أنواع مُتعدّدة من الخزَّانات التي تقوم بحفظ كمّيات كبيرة من الحموض القوية؛ وذلك نظراً لكونه يمتاز بصعوبة ذوبانه.
- يتمّ استخدامه في صناعة كلٍّ من الصُّلب والبرونز.
- يدخل في صناعة العديد من المساحيق المُستخدمة لتسهيل عمليّة سَبك المعادن.
- يدخل في صناعة الأقطاب الكهربائيّة، إضافةً إلى استخدامه في صناعة العديد من أجهزة الدينامو، والمواد الدَّاخلة في حشو البطاريات الجافة.
- يدخل في صناعة أنواع قليلة من الطلاء.
- يتم استخدامه في صناعة زيوت التشحيم للعديد من ساعات الحائط وأقفال الأبواب وجميع الآلات والأدوات التي تمتلك قطعاً صغيرة الحجم، إضافةً إلى استخدامه في معالجة الحديد.
- يمكن استخدام الجرافيت كبديلٍ عن البِطانات الموجودة في فرامل السيارات.
- يُعتبر الجرافيت المادة الخام الرئيسة لصناعة الألماس الاصطناعيّ.
- يدخل ولكن بكمّيات قليلة في صناعة الأفران الحرارية، والبوابات المُنزلقة، إضافةً إلى استخدامه في فوَّهات صب المعادن، وصناعة أنواع عديدة من مغارف الستيل السائل.
- من الممكن استخدامه في صناعة شاشات اللمس ولوحات الإنارة، إضافةً إلى استخدامه في صناعة العديد من الخلايا الضوئيّة.
- يدخل أحياناً في صناعة أجزاء الطائرات وبعض من الأقمار الصناعيّة.
- يمكن استخدامه في تطوير وتحسين خصائص البلاستيك ليجعله موصل للحرارة مثلاً.
خصائص الجرافيت
- يُعتبر في تصنيفهِ معدن طبيعيّ.
- لهُ صيغة كيميائيّة خاصة بهِ يرمز لها بالرمزc”.
- لهُ نظام بلوريّ هرمي سداسي الشكل.
- مُتباين الألوان، قد يظهر باللون الأزرق أو الأسود المائل إلى الرمادي.
- يمتاز بتصدُّعه الذي قد يكون مُتقشّر، وقد يكون خشناً يظهر عندما لايكون الجرافيت مُنفلق.
- من المعادن المرنة القابلة للقطع.
- يمتاز بموصليته العالية للحرارة وانخفاض قابليته للتبلّل.
- يتم استخدامه في المُفاعلات النوويّة؛ نظراً لكونه يمتصّ النيترونات سريعة الحركة.
- يُعتبر الجرافيت مادَّة شفافة ورقيقة، ذات سماكة مُنخفضة.
- يمتاز الجرافيت بمرونته العالية وقوَّته الفائقة.
- يصل مقدار صلابته حسب مقياس موس إلى”2″موس.
- يمتاز ببريقه المعدنيّ الترابي.
- له مخدش يظهر باللون الأسود.
- من المعادن المُعتمة غير الشفافة.
مصادر وأماكن وجود الجرافيت
- ينتشر خام الجرافيت في عدد من الصخور خاصةً الصخور التي تعرّضت خلال فترات طويلة إلى ضغط ودرجات حرارة عالية جداً، ممّا أدى إلى انصهارها وتصلُّبها، ومن أشهر هذه الصخور هي الصخور المُتحولة.
- هذا وقد تحتوي تلك الصخور على كميّات كبيرة من الكربون، ونتيجة تعرُّضه للعديد من عمليّات التحوُّل، فإنّه سينصهر تلقائيّاً ويتصلّب حتى يتبلّور في النهاية ليظهر على شكل جرافيت.
