Les minéraux

Graphite



Le graphite et le diamant ont la même composition mais des propriétés complètement différentes.


Graphite: Cristaux de graphite dans un morceau de marbre de la zone Saint-Jovite Skarn, Mont-Tremblant, MRC Les Laurentides, Québec, Canada. Ce spécimen mesure environ trois pouces (7,6 cm) de longueur.

Qu'est-ce que le graphite?

Le graphite est une forme naturelle de carbone cristallin. Il s'agit d'un élément minéral natif présent dans les roches métamorphiques et ignées. Le graphite est un minéral d'extrêmes. Il est extrêmement doux, clive avec une pression très légère et a une densité très faible. En revanche, il est extrêmement résistant à la chaleur et presque inerte au contact de presque tout autre matériau. Ces propriétés extrêmes lui confèrent un large éventail d'utilisations en métallurgie et en fabrication.

Graphite en flocons: Graphite en flocons produit à Madagascar.

Morceau de graphite: Graphite en morceaux de Kropfmuhl, Autriche. Le spécimen mesure environ 3,8 cm de diamètre.

Graphite avec grenat: Un spécimen de schiste graphite-mica avec deux grenats rouges almandine / pyrope de la mine Red Embers, Erving, Massachusetts. Ce spécimen mesure environ deux pouces (5,08 cm) de diamètre.

Occurrence géologique

Le graphite est un minéral qui se forme lorsque le carbone est soumis à la chaleur et à la pression dans la croûte terrestre et dans le manteau supérieur. Des pressions de l'ordre de 75 000 livres par pouce carré et des températures de l'ordre de 750 degrés Celsius sont nécessaires pour produire du graphite. Celles-ci correspondent aux faciès métamorphiques granulitiques.

Graphite issu du métamorphisme régional (Flake Graphite)

La majeure partie du graphite vu à la surface de la Terre aujourd'hui s'est formée aux limites des plaques convergentes où les schistes et les calcaires riches en matières organiques ont été soumis à la chaleur et à la pression du métamorphisme régional. Cela produit du marbre, du schiste et du gneiss qui contiennent de minuscules cristaux et des flocons de graphite.

Lorsque le graphite est en concentrations suffisamment élevées, ces roches peuvent être extraites, broyées à une taille de particules qui libère les flocons de graphite et traitées par séparation de gravité spécifique ou flottation par mousse pour éliminer le graphite de faible densité. Le produit fabriqué est connu sous le nom de «graphite en flocons».

Graphite issu du métamorphisme des veines de charbon (graphite "amorphe")

Quelques formes de graphite issues du métamorphisme des veines de charbon. La matière organique du charbon est composée principalement de carbone, d'oxygène, d'hydrogène, d'azote et de soufre. La chaleur du métamorphisme détruit les molécules organiques du charbon, volatilisant l'oxygène, l'hydrogène, l'azote et le soufre. Ce qui reste est un matériau de carbone presque pur qui cristallise en graphite minéral.

Ce graphite se trouve dans des «filons» qui correspondent à la couche de charbon d'origine. Lorsqu'il est exploité, le matériau est appelé «graphite amorphe». Le mot "amorphe" est en fait incorrect dans cet usage, car il a une structure cristalline. De la mine, ce matériau a une apparence similaire à des morceaux de charbon sans les bandes brillantes et ternes.

Graphite issu du métamorphisme hydrothermal

Une petite quantité de graphite se forme par la réaction des composés du carbone dans la roche lors du métamorphisme hydrothermal. Ce carbone peut être mobilisé et déposé dans des veines en association avec des minéraux hydrothermaux. Parce qu'il est précipité, il a un haut degré de cristallinité, ce qui en fait un matériau préféré pour de nombreuses utilisations électriques.

Graphite dans les roches ignées et les météorites

On sait que de petites quantités de graphite sont présentes comme minéral primaire dans les roches ignées. Il est connu sous le nom de minuscules particules dans les coulées de basalte et la syénite. Il est également connu de se former dans la pegmatite. Certaines météorites de fer contiennent de petites quantités de graphite. Ces formes de graphite sont des occurrences sans importance économique.

La meilleure façon d'en apprendre davantage sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer leurs propriétés. Des collections minérales peu coûteuses sont disponibles dans le magasin.

Propriétés physiques du graphite

Classification chimiqueÉlément natif
CouleurGris acier à noir
TraînéeNoir
LustreMétallique, parfois terreux
DiaphanéitéOpaque
ClivageParfait dans une direction
Dureté Mohs1 à 2
Gravité spécifique2.1 à 2.3
Propriétés de diagnosticCouleur, strie, toucher glissant, gravité spécifique
Composition chimiqueC
Crystal SystemHexagonal
Les usagesUtilisé pour fabriquer des récipients et autres objets résistants à la chaleur et aux produits chimiques. Anodes de batterie. Un lubrifiant sec. Le "plomb" aux crayons.

Graphite et diamant

Le graphite et le diamant sont les deux formes minérales du carbone. Le diamant se forme dans le manteau sous une chaleur et une pression extrêmes. La plupart du graphite trouvé près de la surface de la Terre s'est formé dans la croûte à des températures et des pressions plus basses. Le graphite et le diamant partagent la même composition mais ont des structures très différentes.

Connexe: Comment le diamant se forme-t-il?

Les atomes de carbone du graphite sont liés dans un réseau hexagonal qui forme des feuilles d'une épaisseur d'un atome. Ces feuilles sont mal connectées et se clivent ou se glissent facilement si elles sont soumises à une petite force. Cela confère au graphite sa très faible dureté, son clivage parfait et son toucher glissant.

En revanche, les atomes de carbone dans le diamant sont liés dans une structure de cadres. Chaque atome de carbone est lié en un réseau tridimensionnel avec quatre autres atomes de carbone avec de fortes liaisons covalentes. Cet arrangement maintient les atomes fermement en place et fait du diamant un matériau exceptionnellement dur.

Consommation de graphite: Consommation de graphite des États-Unis par utilisation en 2012. Données du USGS Mineral Commodity Summary.

Graphite synthétique

Le "graphite synthétique" est fabriqué en chauffant des matériaux à haute teneur en carbone comme le coke de pétrole et le brai de goudron de houille à des températures comprises entre 2 500 et 3 000 degrés Celsius. À ces températures élevées, tous les matériaux volatils et de nombreux métaux contenus dans la matière première sont détruits ou chassés. Le graphite qui reste se lie à une structure cristalline en forme de feuille. Le graphite synthétique peut avoir une pureté supérieure à 99% de carbone et il est utilisé dans les produits manufacturés où un matériau extrêmement pur est requis.

Graphite en schiste du comté d'Essex, New York. Le spécimen mesure environ 5 pouces (12,7 centimètres) de diamètre.

Informations sur le graphite
1 Graphite: article non attribué sur le site Internet d'Asbury Carbons.
2 Graphite Flocon Naturel: article non attribué sur le site Internet d'Asbury Carbons.
3 Graphite (Naturel): Donald W. Olson, Mineral Commodity Summary, United States Geological Survey, 2014.
4 Graphite: Donald W. Olson, Annuaire des minéraux 2012. United States Geological Survey, 2013.

Graphite en schiste du comté d'Essex, New York. Le spécimen mesure environ 5 pouces (12,7 centimètres) de diamètre.

Voir la vidéo: Graphite and Its Awesome Properties (Novembre 2020).