1 ÉLÉMENTS NATIFS (et carbures, nitrudes, phosphures, siliciures) 1.C Métalloïdes et non-métaux 1.CB famille du carbone-silicium 1.CB.05a Graphite C groupe d'espace P 63/mmc groupe ponctuel 6/m 2/m 2/m
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques mélange non testé pouvant contenir au moins 0,1 % d'un cancérogène (silice cristalline); mélange non testé pouvant contenir au moins 1,0 % d'un produit causant de la toxicité chronique (silice cristalline)
Sa formule chimique est « C » mais les formes natives permettent de retrouver des traces d'hydrogène (« H »), d'azote (« N »), d'oxygène (« O »), desilicium (« Si »), d'aluminium (« Al »), defer (« Fe ») ou encore d'argile.
En raison de son importance industrielle (pour lesbatteries de type lithium-ion notamment) il est maintenant considéré comme matériau critique de la transition énergétique, inclus dans une première liste de criticité en Europe.
Les gisements historiques sont les mines britanniques deSeathwaite(en) exploitées pour confectionner les mines de crayon dès leXVIIe siècle. Comme ce minéral ressemble auplomb que l'on utilise alors pour dessiner ou écrire, il reçoit le nom deplombagine[5]. La plombagine remplace progressivement lamine de plomb dans les crayons. Ce n'est qu'en 1779 que le chimiste suédoisCarl Wilhelm Scheele analyse la plombagine (qu'il utilise pour écrire) et prouve qu'elle est composée de carbone pur et non de plomb, montrant que ce minerai est une forme cristalline particulière du carbone[6].
Le minéralogiste allemandAbraham Gottlob Werner invente[7] le terme « graphite » en 1789, s'inspirant du grecγράφω /gráphô, « écrire ».
C'est unélément natif dont les gîtes se sont formés aux dépens de roches carbonées (roches riches en carbone, du typecharbon). Constitué de carbone pur, il correspond au degré ultime dehouillification[8] atteint dans des conditions demétamorphisme régional oude contact (pegmatites ou gîtes hydrothermaux dans l'auréole de contact de certains granites)[9]. Il peut aussi se former par réduction descarbonates. Il se présente dans les gîtes« sous forme de masses lamellaires micacées, foliacées, compactes ou pulvérulentes ; rarement en lamelles hexagonales ; souvent en paillettes irrégulières disséminées. Il offre un toucher gras, tache les doigts et laisse sur le papier une trace noirâtre[9] ». Il est aussi présent dans les météorites.
Lastructure du graphite est constituée de feuillets hexagonaux non compacts, nommésgraphènes, séparés d'environ0,336nm le long de la direction de leur normale. Dans chaque feuillet, chaque atome de carbone est fortement lié par desliaisons covalentes de type sigma pour ses 3 électrons sp2, et desliaisons covalentes de type π pour son autre électron p, Ces liaisons π sont desliaisons conjuguées avec les trois atomes voisins, les électrons y sont très mobiles ce qui explique la grande conductivité électrique et thermique ainsi que la couleur noire du graphite.Entre les feuillets les liaisons sont faibles et seraient de typeLiaison de van der Waals, ce qui expliquerait leclivage et la faibledureté. Par contre ceci est mis en doute dans des travaux récents.[réf. nécessaire][11].
Le graphite est la forme stable du carbone à température et à pressions ordinaires.
L'apparence du graphite est celle d'un solide noir à l'éclat submétallique ; sa dureté est faible, entre 1 et 2 sur l'échelle deMohs.
En raison de sa structure en feuillets, toutes les propriétés physiques du graphite sontanisotropes. En particulier, laconductivité électrique est très différente dans le plan des feuillets et dans la direction perpendiculaire.
graphite-2H,système cristallin hexagonal,classe cristalline dihexagonale-bipyramidale,groupe d'espaceP 63/mmc, empilement de type ABAB où le plan B est translaté de par rapport au plan A. Bien que sa structure soit analogue à celle des métaux qui cristallisent avec empilement hexagonal compact, le graphite est unnon-métal. Il possède une certaineconductivité électrique, sarésistivité est de50 µΩ.m, soit 2 900 fois celle ducuivre ;
graphite-3R,trigonal àréseau rhomboédrique, empilement de type ABCABC. Lastructure rhomboédrique est instable : elle se produit par moulage et disparaît lors d'un recuit. On ne la trouve jamais comme forme pure, mais seulement comme tendance à l’empilement ABC dans les cristaux hexagonaux primaires.
Lecharbon existe dans tous les états intermédiaires entre charbonamorphe et graphite hexagonal. On parle de graphite « lubricostratique » (du latinlubricare, « rendre glissant ») quand les couches sont déplacées parallèlement au hasard, et de graphite « turbostratique » (du latinturbo, « tourbillon ») si elles sont aussi tournées au hasard.
cliftonite (Fletcher) : octaèdres de graphite enpseudomorphose dekamacite. Cette variété a un temps été considérée comme unallotrope du carbone, voire comme une pseudomorphose après lediamant. Elle se rencontre dans certaines météorites de fer.
Il peut être utilisé dans le domaine militaire pour endommager les centrales électriques commebombe au graphite.
Une forme pyrolytique du graphite est utilisée dans la fabrication de grilles pour lestétrodes de très grande puissance dans le domaine de laradiodiffusion. On peut citer par exemple la tétrode TH539 qui a été utilisée jusqu'en sur l'un des deux blocsémetteurs ondes longues d'Allouis de 1 000 kW.
Le graphite naturel fait partie des matériaux industriels critiques en France et dans l'Union européenne[18],[19].
Les ressources économiques exploitables à l'heure actuelle (autour de 280 millions de tonnes dans le monde) seraient situées pour 28 % en Chine, 26 % au Brésil, 9 % au Mozambique et 9 % également à Madagascar.
En 2019, l'agence australienne d'énergie renouvelable (ARENA) a annoncé 9,41 millions de dollars australiens d'aides pour un projet du Groupe Hazer (compagnie d'énergie renouvelable australienne) de conversion dubiogaz (ici issu de méthanisation de boues d’épuration) en graphite et enhydrogène (usine démonstratrice de $10,72 millions USD à Munster, Australie de l'Ouest)[21].
↑« Graphite naturel » dans la base de données de produits chimiquesReptox de laCSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
↑Guillaume Pitron,« De la zénitude des smartphones », dans Guillaume Pitron,L'enfer numériqu : Voyage au bout d'un like, Les liens qui libèrent,, 355 p.(ISBN9791020909961),p. 53-60
