三省堂 大辞林

グラファイト 3 [graphite]

⇒黒鉛(こくえん)

IT用語辞典バイナリ

グラファイト

別名：黒鉛
【英】graphite

グラファイトは、六角形に並び網目状の面構造をした炭素原子が、層状に集まった結晶のことである。グラファイトの用途としてよく知れられている鉛筆の芯は、グラファイトを粘土と混合し、乾燥・焼成・油含浸・冷却などの工程を経ることで生成されている。グラファイトは黒色で柔らかく、電気をよく通す特徴を持っている。ちなみにグラファイトは、炭素の主な同素体として、ダイヤモンドと並列の関係にある。

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グラファイト graphite

#594e52
R:89 G:78 B:82
H:338 S:12 B:35
C:0% M:12% Y:8% K:65%

色相                                                                          

明度                      

彩度                      

ウィキペディア

グラファイト

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2011/12/10 19:50 UTC 版)

石墨
分類	元素鉱物
化学式	C
結晶系	六方晶系
へき開	一方向に完全
断口	不平坦状
モース硬度	1 - 2
光沢	金属光沢
色	黒色
条痕	黒色
比重	2.2
プロジェクト:鉱物

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。

グラファイトが剥がれて厚さが原子一個分しかない単一層となったものはグラフェンと呼ばれ、金属と半導体の両方の性質を持つことから現在研究が進んでいる。

別名

硬筆に使われることから石墨の和名を持ち、鉱物名として使われることが多い。

元素分析以前には鉛を含むと思われており、ラテン語で鉛を意味するplumbumに由来するplumbagoと呼ばれていた。このため、英語でblack lead、日本語でもこれを直訳し黒鉛とも呼ぶ。ただし、実際には鉛はまったく含まれていない。グラファイトという名は、それが判明したのち、plumbagoという名が不適切だとして提案されたものである。

構造

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、カーボンナノホーン。

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。

用途

軽水には劣る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。

また粘土等と混合させた上で鉛筆の芯としても利用される。ホワイトガソリンを用いるランタンやポータブルストーブにおいて、燃料バルブのバルブハンドル部分のガスケットとしてもグラファイトのパッキンが用いられる。

潤滑油、特に比較的高荷重な部位に用いるオイルやグリースなどへ固体潤滑剤として黒鉛粉末が添加される場合もあり、似た特性を持つ二硫化モリブデンと併用して添加される事も多い。

潤滑剤としての特性としては二硫化モリブデンなどに比べ摩擦係数や耐荷重性は劣るものの熱安定性に優れており窒化ホウ素ほどではないが高温での使用が可能である。真空中では窒化ホウ素よりも遥かに高い温度まで使用できるが二硫化モリブデンなどが真空中で大気中よりも低い摩擦係数を示すのに対しグラファイトは逆に摩擦係数が上昇するため使用は高温部位に限られる。

黒鉛粉末は油分を含まないながらも潤滑性と導電性を有する為、埃が溜まりやすい故に多量の油分の使用が望ましくない箇所の潤滑に単独で用いられることもある。身近な例では室内向けキーシリンダーの潤滑材に指定されている場合があり、電子機器のコネクタの接点復活剤や電子基板のパターンを補修する用途に用いられる場合もある。こうした用途での黒鉛粉末の入手元は多くの場合4B等の色の濃い黒鉛筆である。

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（インターカレーション）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。

KC₈は300℃で黒鉛にカリウム蒸気を作用させて製造し、外見はブロンズ色をしている。黒鉛に比してKC₈の方が金属的性質が強く、これは還元試薬としても利用されている。

LiC₆はリチウムイオン電池の負極として用いられている。