גרפיט

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
גרפיט
GraphiteUSGOV.jpg
תכונות המינרל
הרכב כימי פחמן , C
מערך קריסטלוגרפי הקסגונלי
צורת הגביש לוחי, עלעלי בעל 6 צלעות.
צבע שחור פלדה עד אפור.
ברק מתכתי כהה.
שקיפות הגבישים אטומים.
פצילות מושלמת בכיוון אחד.
שבירה נשבר לפתיתים, מינרל פריך
קשיות 1-2 בסולם מוס
משקל סגולי 2.09–2.23 ג'/סמ"ק
שרטוט שחור
מינרלים נלווים קוורץ, קלציט, נציץ, טורמלין
סוגים
יהלום פולימורף נוסף של פחמן

גרפיט הוא אחת מתצורות המוצק של פחמן. האלוטרופים האחרים הם גביש היהלום, הפחם, הפולרין ותצורה מודרנית יותר של צינורית פחמן המופקת בטכניקת ננוטכנולוגיה.

מבנה כימי[עריכת קוד מקור | עריכה]

הגרפיט בנוי שכבות-שכבות

הגרפיט הוא אחת מצורות האיזומרים המרחביים של פחמן, וכמו היהלום גם הוא סריג אטומרי, אך בשונה ממנו הגרפיט אינו גביש.

גרפיט שנוצר כתוצאה מפירוק גלוקוז.

הגרפיט בנוי משכבות המכילות טבעות, בעלות שישה פחמנים (משושה) בצורה שכל פחמן מחובר לשלושה פחמנים אחרים בקשרים קוולנטים אורך הקשר פחמן-פחמן במישור 0.142nm. השכבות מרוחקות אחת מהשנייה 0.335nm ומחוברות ביניהן באמצעות קשרי ואן דר ואלס, מה שגורם לגרפיט להיות רך. בין השכבות מצויים אלקטרונים ניידים (האלקטרון הרביעי הלא קושר בקליפה של כל אטום פחמן) ומאפשרים מוליכות חשמלית. השכבות מוסטות זו ביחס לזו כך שאטום פחמן במישור אחד אינו מעל אטום פחמן במישור השכן מבחינים בשתי צורות של גרפיט השונות זו מזו במיקום המישורים זה ביחס לזה. בצורה היציבה -ההקסגונלית המישורים בסידור ABAB כלומר אטום פחמן מצוי מעל מרכז המשושה במישורים השכנים ומול אטום פחמן במישור הבא.

מבט ב"היטל על" של שכבות גרפן בגרפיט. כל אטום פחמן מול מרכזי משושה במישור מקביל

תכונה נוספת של הגרפיט היא האפשרות ללכוד נייטרונים חופשיים, מה שעוזר להפסקת פעילות כור גרעיני בעת הצורך. זה במשך שנים היה ניסיון להפריד את שכבות הגרפיט. רק בשנת 2004 הצליח אנדרי גים בשיתוף פעולה עם קוסטיה ס' נובוסלוב לבצע את ההפרדה על ידי עבודה עם רסיסי גרפיט. הם חזרו על הפעולה שוב ושוב, והרסיסים שהתקבלו נעשו דקים יותר ויותר. כשהיו בידי החוקרים רסיסים דקים רבים, הם בחנו בעיון רב את החתיכות - ונדהמו לגלות שעוביין של כמה מהן היה אטום אחד בלבד. יתרונותיו של החומר נעוצים בתכונותיו המיוחדות ובהן חוזק מיוחד ומוליכות גבוהה אפילו בטמפ' החדר. לחומר הזה של שכבת פחמן בעובי של אטום אחד ניתן השם גְרָפֵן (graphene). פרס נובל לפיזיקה לשנת 2010 הוענק לפיזיקאים הרוסים אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב מאוניברסיטת מנצ'סטר על גילוי הגְרָפֵן (graphene).

יישומים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • שילוב גרפיט עם חימר לשימוש בעפרונות.
  • יצירת פלדה על ידי הוספת הגרפיט לברזל.
  • בכורים גרעיניים נעזרים במוטות גרפיט לשליטה בריאקציה הגרעינית.
  • משתמשים בגרפיט בצורת אבקה קרושה בבישול, אמנות ועוד.
  • גלולות או אבקת פחם בשימוש הרפואה על-מנת לספוג רעלים וארס ממערכת העיכול.
  • שימושים שונים באלקטרוניקה.
  • כיום עסוקים מהנדסים במעבדות ברחבי העולם בחקירת הגְרָפֵן (graphene) כדי לקבוע אם אפשר לעבדו למוצרים דוגמת מבנים סופר-קשיחים, צגים חכמים, *טרנזיסטורים בעלי מהירות-על ומחשבים הפועלים באמצעות מבנים זעירים המכונים נקודות-קוונטיות (quantum dots).


קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]