La grafite è un allotropo dell’elemento carbonio, il che significa che è una delle numerose forme diverse dell’elemento puro con una disposizione unica dei suoi atomi, rispetto ad altre forme di carbonio. La disposizione degli atomi di carbonio nelle molecole di grafite conferisce a questa sostanza alcune proprietà uniche. Può essere utilizzato come lubrificante ed ha caratteristiche che normalmente sono attribuite solo ai metalli. È anche simile, per certi versi, al carbone. Questa insolita combinazione di caratteristiche rende la grafite adatta a numerose applicazioni diverse.
Il nome della sostanza grafite fu coniato da un geologo tedesco nel XVIII secolo che adattò la parola greca “grapho”, che significa “scrivere” a causa del suo uso nelle matite, un uso comune ancora oggi. In questa applicazione, la grafite è spesso chiamata “mina per matita” o “piombo”, ma questo è fuorviante, in quanto non è affatto piombo. La grafite è un minerale naturale composto da carbonio elementare puro.
Le proprietà fisiche della grafite sono molto simili a quelle del carbone. Le sue molecole sono disposte in reticoli esagonali che formano disposizioni simili a fogli. È questa configurazione molecolare che contribuisce alle eccellenti proprietà della grafite come lubrificante, sia in forma secca che sospesa in un liquido, solitamente olio. È uno dei minerali più morbidi tra tutti quelli presenti in natura e si graffia facilmente con un’unghia. Appare come un solido scuro, argenteo.
Come il carbone, al quale è chimicamente identico, la grafite si trova talvolta in grosse vene all’interno di alcune rocce metamorfiche, o come piccoli fiocchi sparsi all’interno di una varietà di minerali. Le proprietà della grafite, tuttavia, la rendono inadatta all’uso come combustibile, in quanto è molto difficile da bruciare. Allo stesso modo, la grafite è chimicamente molto stabile e quasi inerte.
Una delle proprietà più interessanti della grafite è la sua conduttività. La grafite conduce elettricità, il che è insolito per una sostanza che non è un metallo, soprattutto perché almeno un altro allotropo di carbonio elementare, il diamante, non è affatto conduttivo ed è in effetti un ottimo isolante. Tuttavia, non è conduttivo come un metallo ed è talvolta classificato come semiconduttore. Un’altra delle proprietà interessanti della grafite sono le sue forti proprietà anisotrope di conduzione del calore e del suono. Ciò significa che conduce molto bene il calore e il suono in una direzione mentre lo fa male in altre direzioni.
La scienza e l’industria hanno trovato molti usi per la grafite. Oltre alle sue applicazioni come riempitivo per matite e un’ampia gamma di lubrificanti altamente efficaci, le proprietà della grafite la rendono adatta per l’uso nella produzione di acciaio, materiali compositi leggeri e ad alta resistenza e come componente per pastiglie freno composite, tra le numerose altre usi. La sua morbidezza sembrerebbe renderlo una scelta strana per i compositi ad alta resistenza come quelli utilizzati negli sci e nelle canne da pesca, ma mentre le formazioni piatte delle sue molecole lo rendono morbido, questi fogli possono essere arrotolati e formati in fibre con un’enorme resistenza a causa di i potenti legami tra i singoli atomi.