GRAFITUL/DIAMANTUL

Grafitul este un mineral răspândit în natură ce face parte din categoria nemetalelor, fiind după diamant un element stabil. Diamantul este un mineral nativ și în același timp o piatră prețioasă. Din punct de vedere chimic este una din formele de existență ale carbonului pur, celelalte fiind carbonul amorf (grafitul) și fulerenele. Pe scara durităţii materialelor există două minerale care, deşi au în componenţă acelaşi element chimic, carbonul, se află la maximă distanţă unul faţă de celălalt. Nu ştiu dacă aţi ghicit care sunt cele două. Este vorba de grafit şi de diamant. Grafitul are pe scara alcătuită de mineralogul austriac Carl Friedrich Christian Mohs locul cel mai de jos ca duritate, notat cu cifra 1. Diamantul este în vârful ierarhiei, cu nota 10. Ce face diferenţa între cele două minerale? Diamantul este asemenea grafitului, o bucată de cărbune care însă a fost supusă la temperaturi şi presiuni foarte mari. Cele mai frumoase şi valoroase diamante se află la 150 km în adâncul pământului, pe când grafitul se poate exploata şi în cariere de suprafaţă. Grafitul este aşa de moale, încât lasă urme pe hârtie şi clivează, adică se desface în plăci sau lame cu suprafeţe plane. De altfel, numele de grafit vine din limba greacă, de la un verb care înseamnă a scrie. Diamantul lasă altfel de urme. Cu el se poate tăia foarte uşor chiar sticla. Grafitul nu are o structură moleculară ordonată, ci amorfă, diamantul însă are o structură cubică foarte solidă, care-i conferă stabilitate. Dar nu voiam să vă ţin un curs de mineralogie. Ci doar să vedem că asemenea acestor două minerale cu componenţă identică suntem şi noi, oamenii. Toţi avem un trup şi suntem un suflet. Dar cât de diferite sunt sufletele noastre între ele… Diamantul, dacă putem spune aşa, este un cărbune care a suferit. In grafit se gaseste un tip special de retea atomica numita retea statificata, care este o retea atomica hexagonala formata din plane paralele de atomi de carbon. Diamantul are o retea cubica, iar cristalele de grafit sunt alcatuite din straturi paralele de hexagoane de atomi de carbon, care formeaza o retea stratificata atomica. Atomi de carbon dintr-un plan ocupa colturile unor hexagoane regulate. Proprietatiile fizice ale diamantului cat si ale grafitului sunt determinate de structura lor. Astfel, atat diamantul cat si grafitul sunt substante in starea de agregare solida. Diamantul nu are culoare, deci este incolor, este transparent si straluciltor, pe cand grafitul este de culoare cenusie, opaca si este unsuros. Duritatea diamantului este de zece ori mai mare decat cea a grafitului.  Diamantul este notat cu 10 pe scara Mohs, iar grafitul doar cu 1, putand fi zgariat cu unghia. Pe hartie, grafitul lasa o dar cenusie. Densitatea diamantului este de 3,514 g/cm3, iar cea a grafitului de doar 2,262 g/cm3. Grafitul este bun conducator de caldura si de curent electric, pe cand diamantul nu conduce nici caldura, nici curentul electric.  Diamantul, daca este incalzit la 1900oC, in absenta aurului se transforma in grafit. Nici diamantul, nici grafitul nu pot fi topite. La o temperatura de peste 3500oC se formeaza direct vapori de atom de carbon. Atat diamantul, cat si grafitul au o reactivitate foarte mica, astfel ele nu reactioneaza chimic cu nici o substanta. Diamantul este folosit la scule, pietre abrazive, obiecte de podoaba si instrumente optice, iar grafitul este folosit la electrozi pentru cuptoare electrice cu arc, cuve elecrolitice, confectionarea minelor de creion si fabricarea figrelor de carbon. Masa diamantului, cat si a briliantelor ( o forma mai valoroasa a diamantului) se masoara in carate (1carat = 0,205g). Pretul diamantelor depinde de masa, claritatea si stralucirea acestora. Primul diamant sintetic a fost obtinut in anul 1955, in Statele Unite ale Americii, incalzind grafit la o presiune mai mare de 100.000 atm. Si temperatura de aproximativ 2800oC. Diamantele obtinute sunt de culoare neagra, de 0,02g-0,05g; ele se utilizeaza in scopuri industriale.  Diamantul si grafitul In cristalul de diamant format din atomi de carbon,atomii din retea se unesc prin legaturi covalente.Fiecare atom de carbon pune in comun cei 4 electroni cu alti 4 atomi vecini;pe cand in cristalul de carbon atomii din retea formeaza tot legaturi covalente,dar fiecare atom de carbon pu-ne in comun 3 electroni cu alti 3 atomi vecini.In grafit se gaseste un tip special de retea atomica numita retea stratificata,care este o retea ato-mica hexagonala formata din plane paralele de atomi de carbon. Covalenta reprezinta numarul de electroni ai unui atom pusi in comun cu electronii altui atom.Legaturile covalente sunt orientate in spatiu,sunt rigide si mai puternice decat legaturile ionice. Diamantul are o retea cubica,iar cristalele de grafit sunt alcatuite din straturi paralele de hexagoane de atomi de carbon, care formeaza o retea stratificata atomica.Atomii de carbon dintr-un plan ocupa colturile unor hexagoane regulate. Proprietatile fizice ale diamantului si ale grafitului sunt determina-te de structura lor.Astfel,diamantul si grafitul sunt substante in starea de agregare solida.Diamantul este incolor, transparent si stralucitor,pe cand grafitul este cenusiu,opac, unsuros si,pe hartie lasa o dara cenusie.Diamantul este notat cu 10 pe scara Mohs,spre deosebire de grafit care este notat cu doar 1 pe aceeasi scara,putand fi zgariat cu unghia. Densitatea diamantului este de 3,5 g/cm3,iar cea a grafitului de doar 2.2 g/cm3. O alta diferenta intre aceste doua forme ale carbonului o regasim in domeniul conductibilitatii electricitatii si a caldurii: grafitul este bun conductor,pe cand diamantul este rau conductor. Diamantul, daca este incalzit la 1900oC,in absenta aerului se transforma in grafit,dar nici diamantul si nici grafitul nu pot fi topite.Daca tempreatura creste pana la 3500oC,se formeaza direct vapori de atom de carbon.Grafitul si diamantul nu reactioneaza chimic cu nici o substanta deoarece aman-doua au o reactivitate foarte mica. Diamantul este una dintre cele mai dure substante cunoscute si din aceasta cauza este de neinlocuit pentru fabricarea sculelor de taiat, de gaurit sau de lustruit materiale foarte dure.El mai este folosit la pietre abrazive,instrumente optice si obiecte de podoaba.Masa diamantului,cat si a briliantelor(o forma mai valoroasa a diamantului) se masoara in ca-rate(1carat=0,205g).Pretul diamantelor depinde de masa, claritatea si stralucirea acestora.Primul diamant sintetic a fost  obtinut in anul 1955, in Statele Unite ale Americii prin incalzirea grafitului la o presiune mai mare de 100.000 de atmosfere, procedeu folosit si astazi,obtinandu-se diamante de culoare neagra folosite mai ales in scopuri industriale avand intre 0,02 si 0,5g. Grafitul este utilizat la electrozi pentru cuptoare electrice cu arc, cuve electrolitice,confectionarea minelor de creion si fabricarea fibrelor de carbon. 2.   Carbunele de pamant - pirogenarea(distilarea uscata)           Prin distilarea uscata a carbunilor de pamant in spatii inchise si in absenta aerului se obtine patru produse principale: -        gaz de generator sau de cocserie -        gudron -        ape amoniacale -        reziduu solid: semicocsul si cocsul Distilarea carbunilor la temperaturi inalte se efectueaza in uzinele cocsochimice sau in uzinele de gaz.In functie de temperatura la care se efectueaza procedeul termic de distilare a carbunilor se disting: - semicocsificarea (cand lignitul este transformat in semicocs, gaze,grudoane etc)se face cu scopul fie de a innobila carbunii inferiori si de a obtine semicocsul,fie de a obtine o cantitate cat mai importanta de grudoane nedescompuse - cocsificarea (cand huila este transformata in cocs,gaze etc) sau prelu-crarea la temperaturi inalte(1000-1100oC)cu scopul de a obtine cocs metalic         Compozitia gazului de generator depinde de felul carbunilor de pamant si de temperatura la care se face distilarea.Aceste gaze au pute-rea calorifica cuprinsa intre 4000 si 8500 kcal/m3 si sunt folosite pentru incalzire.Grudonul este un lichid uleios de culoare bruna care contine hidrocarburi aromatice.Este mai greu decat apa si are un miros specific, neplacut.Apele amoniacale contin dizolvate amoniac liber si saruri de amoniu si sunt intrebuintate fie la obtinerea amoniacului,fie la prepara-rea sarurilor de amoniu folosite ca ingrasaminte animale. Cocsul obtinut in uzinele cocsochimice contine 95% carbon si are o putere calorifera de 6800-8000 kcal/kg.Este folosit drept combustibil si ca agent reducator.Daca se tine seama de faptul ca pentru fiecare tona de fonta obtinuta se consuma circa o tona de cocs,este lesne de inteles importanta carbunilor pe pamant ca materie prima de baza pentru dezvoltarea industriei sidelurgice.Uzinele cocsochimice care se constru-iesc pe langa marile combinate metalurgice,pentru a se obtine cocsul necesar fabricarii fonei,dar,in acelasi timp,subproduse de cocserie.In tara noastra exista uzine cocsochimice la Hunedoara si la Resita.In ulti-mii ani,la noi in tara s-a intensificat pe de o parte extractia carbunilor de pamant,iar pe de alta parte chimizarea lor.Carbunii de pamant constituie una bogatiile mari ale tarii noastre. In concluzie,diamantul,grafitul si carbunii de pamant se utilizeaza cel mai frecvent in industrie.