Graphit: Ein dunkles Aussehen verbirgt ein weiches Herz

Der englische Name für Graphit, „Graphite“, wurde 1789 von Abraham Gottlob Werner nach dem griechischen Wort „graph“ benannt, das ursprünglich „schreiben“ bedeutete. Man erkennt, dass Graphit schon sehr früh von Menschen verwendet wurde.

Wenn in meinem Land von „Tinte“ die Rede ist, denken die meisten Menschen wahrscheinlich an Kalligrafie, Tuschemalerei oder die ungezügelten Flüsse und Berge in Gedichten und Liedern, aber das sind alles künstliche Tinten und nicht die Protagonisten, die heute vorgestellt werden. Was ich in dieser Ausgabe mit Ihnen teilen möchte, ist das natürliche Mineralelement Graphit.

Flockengraphitaggregat (aufbewahrt im Earth Science Museum der Kunming University of Science and Technology)

Von Archäologen aufgezeichnete Daten lassen vermuten, dass die Menschen bereits in der primitiven Stammeszeit Graphit für einfache religiöse Zwecke wie Wahrsagerei und das Anbringen einfacher Zeichen verwendeten. Graphit ist ein praktisches Schreibmaterial mit klarer Handschrift. Es kann ohne weitere Bearbeitung für Kalligraphie und Malerei verwendet werden. In der Antike konnte es sogar als Kosmetikum verwendet werden. In dem Gedicht „Auf dem Boot in Shixing“, das Tang Xianzu in der Ming-Dynastie verfasste, heißt es: „Graphitbraune Augenbrauen blühen im Frühling, und jemand schickt seinen Kummer zurück in die Berge und Flüsse.“ Solche Verse lassen uns daran denken, wie die Frauen der Antike ihre Augenbrauen sorgfältig mit Graphit nachzeichneten und wie sich im Frisierspiegel die wunderschöne Silhouette ihrer Gesichter ausbreitete, zart wie der Frühling. Diese eingeritzten historischen Spuren reichen als Beweis dafür aus, dass Graphit eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der menschlichen Zivilisation spielt.

Graphit ist wie Diamant ein natürlich vorkommendes einzelnes Kohlenstoffelement. Aufgrund der unterschiedlichen Anordnung ihrer inneren Atome unterscheiden sich Graphit und Diamant jedoch erheblich sowohl im Aussehen als auch in den inneren physikalischen und chemischen Eigenschaften. Es handelt sich um homogene Mineralien mit unterschiedlichem Erscheinungsbild.

In der Natur vorkommender Graphit ist selten rein und wird oft mit anderen Komponenten (bis zu 10–20 %) vermischt, wie etwa Ton, Asphalt, Si-, Al- und Fe-Oxiden usw.

Graphit hat eine typische Schichtstruktur. Jede Schicht besteht aus Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Ringnetzwerk angeordnet sind. Die Kohlenstoffatome im oberen Schichtnetzwerk sind dem Zentrum des hexagonalen Rings des unteren Schichtnetzwerks zugewandt. Es gibt kovalente Bindungen – Metallbindungen zwischen Atomen in der Schicht und molekulare Bindungen zwischen Schichten. Diese Struktur bestimmt die offensichtliche Anisotropie seiner physikalischen Eigenschaften.

Die Farbe von Graphit ist stahlgrau bis eisenschwarz mit schwarzen Streifen; halbmetallischer Glanz; Der Glanz kryptokristalliner Erdaggregate ist matt. Das Blatt ist flexibel; weiche, rutschige und leicht fleckig werdende Hände. Ein Satz mit sehr vollständiger Spaltbarkeit, die Mohshärte ist sehr niedrig, 1-2, und kann leicht mit einem Fingernagel zerkratzt werden (2,5). Relative Dichte 2,09–2,23, mit guter elektrischer Leitfähigkeit.

Blockförmiges Graphitaggregat (aufbewahrt im Geowissenschaftlichen Museum der Kunming University of Science and Technology)

Graphit entsteht in der Natur hauptsächlich in Umgebungen mit hohen Temperaturen und entsteht oft in Gesteinssystemen, die einer intensiven regionalen Metamorphose oder Kontaktmetamorphose unterzogen wurden. Es entsteht durch Metamorphose von organischem Kohlenstoff in Sedimenten, Kohlesystemen usw. Graphit kann auch in magmatischen Gesteinen unterschiedlicher Zusammensetzung entstehen, und die Kohlenstoffquelle stammt oft aus kohlenstoffhaltigen Umgebungsgesteinen. Auch in Pegmatitgängen zu sehen.

Graphit wird in der Industrie häufig verwendet. Es wird zur Herstellung von Graphittiegeln in der metallurgischen Industrie, Schmiermitteln im Maschinenbau, Moderatoren in der Atomindustrie, Bleistiftminen, Beschichtungen, Farbstoffen usw. verwendet. Kohlenstoffreicher Graphit mit reiner Zusammensetzung kann als Neutronenmoderator in Atomreaktoren und strahlungssicheren Hüllen verwendet werden. Es ist ein wichtiges Material für die Landesverteidigung und die Kernenergieindustrie. Insbesondere seit dem Aufkommen des neuen Materials Graphen im Jahr 2004 erfreut sich Graphit in der Öffentlichkeit wieder zunehmender Beliebtheit und die Marktstruktur der Graphitrohstoffindustrie hat weltbewegende Veränderungen erfahren.

Graphit ist auf der ganzen Welt verbreitet, sogar in der Antarktis. Mein Land ist das Hauptverbreitungsgebiet von Graphitvorkommen auf der Welt. Graphitvorkommen kommen hauptsächlich im östlichen zirkumpazifischen tektonischen Gürtel und im metallogenen Gürtel Qilian-Qinling-Huaiyang vor. Die Reserven machen 77,5 % der weltweiten Gesamtmenge aus und stehen damit an erster Stelle der Welt. Die kohlebasierten Graphitressourcen meines Landes verfügen über großes Potenzial. Der identifizierte Graphit auf Kohlebasis deckt mehr als die Hälfte der jährlichen Graphitproduktion meines Landes. Es ist vor allem in den östlichen und zentralen Teilen meines Landes verbreitet, wobei das Grundmuster lautet, dass es im Osten mehr und im Westen weniger sowie im Süden mehr und im Norden weniger verbreitet ist.

Detail des natürlichen Graphitaggregats

Hinweis: Über den in diesem Artikel beschriebenen „Graphit“ (auch als Drosselstein und schwarze Tinte bekannt), der in der Antike von Frauen verwendet wurde, bestehen unterschiedliche Auffassungen. Die wichtigsten sind: Erstens, dass diese alten Namen dem in diesem Artikel beschriebenen elementaren Mineral Graphit entsprechen; zweitens, dass es Kohle ist; Drittens verwechselten die Menschen in der Antike Graphit und Kohle, sodass beide die Bedeutungen „Drosselstein“, „schwarze Tinte“ und „Graphit“ haben.

Das in dieser Ausgabe abgebildete Graphitexemplar ist eines der weltweit am häufigsten vorkommenden Gesteins- und Mineralexemplare. Es handelt sich um einen von zwei Sätzen geologischer Lehrexemplare, die von der Tsinghua-Universität mithilfe der „Boxer-Entschädigung“ in den Anfangsjahren der Republik China individuell angepasst wurden. Es umfasst mehr als 1.700 Gesteins- und Mineralienproben aus fünf Kontinenten der Welt. Viele Exemplare wurden an den ursprünglichen Namensgebungsorten von Gesteinen und Mineralien, in klassischen Bergbaugebieten und aus stratigraphischen Abschnitten gesammelt. Einige Mineralvorkommen existieren nach langjährigem Bergbau nicht mehr, sodass viele gesammelte Exemplare nicht mehr geborgen werden können. Diese Sammlung von Exemplaren gelangte während des Antijapanischen Krieges mit der Tsinghua-Universität in den Süden und wurde über die National Southwest Associated University an die Kunming University of Science and Technology weitergegeben. Es ist bis heute nahezu unversehrt erhalten geblieben, ist Zeuge der Entstehung und Entwicklung der modernen Geologie und Geowissenschaften in China und besitzt einen bedeutenden wissenschaftlichen Forschungs- und historischen sowie kulturellen Wert.

Geschrieben von: Zhu Jun, Gao Danxia, ​​​​Shen Cen, Wang Lei

Wissenschaftlicher Berater: Zhang Shitao

Fotografiert von: Yang Yuchen

Unterstützende Institution: College of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology