グラファイト

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グラファイト

分類	元素鉱物
色	黒
組成	C
硬度	1~2
比重	2.2
晶系	六方晶系
光沢	金属
条痕	黒
劈開	完全
断口	不平坦状

グラファイト（Graphite、石墨、黒鉛）は、炭素から成る元素鉱物。六方晶系（結晶対称性は、P6₃/mmc）、六角板状結晶。構造は、亀の甲状の層状物質で層毎の面内は、強い共有結合(sp²的)で炭素間が繋がっているが、層と層の間（面間）は、弱いファンデルワールス力で結合している。それゆえ層状にはがれる（へき開完全）。電子状態は、半金属的である。

軽水程ではないが中性子を減速することができ、中性子の吸収も少ないので、世界最初の原子炉「シカゴ・パイル1号」で減速材として使用された。現在でも黒鉛炉の減速材として使用されている。

構造上α黒鉛とβ黒鉛が存在し、両者の違いは黒鉛層構造の重なり具合の違いである。通常見られる黒鉛は殆どがα黒鉛である。

同素体にダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ。

常温、常圧ではダイヤモンドより、このグラファイトの方がより安定な相 (Phase) である。しかしながら、ダイヤモンドとの間には、乗り越えるべきエネルギー差が非常に大きいため、普通の状態ではダイヤモンドからグラファイトになる（構造相転移）ことはない。

[編集] 層間化合物

黒鉛層間の空隙に電子供与体あるいは電子受容体元素が侵入（ドーピング）した層間化合物（そうかんかごうぶつ、intercalational compound）が知られており、これは成層化合物（せいそうかごうぶつ、lamellar compound）とも呼ばれる。 1926年に最初の層間化合物KC₈が発見され、KC₂₄、KC₃₆なども知られている。他には黒鉛と、アルカリ金属元素、Br₂、金属酸化物、典型元素の酸化物や硫化物とから形成される層間化合物も知られている。