黒鉛

読み：こくえん
外語：black smoke , graphite , grafit/o
品詞：名詞

炭素の同素体の一つ。グラファイト、石墨とも呼ばれる。結晶系は六方晶系。電気の良導体である。融点3500℃程度、沸点5000℃程度。CAS番号は黒鉛(グラファイト)として7782-42-5、炭素として7440-44-0が知られている。

他の炭素の同素体にダイアモンドなどがあるが、ダイアモンドが硬度10と硬いのに対して、黒鉛は硬度1〜3と軟らかく、はがれやすい。これは原子の配列が異なるためである。

ダイアモンドでは全ての炭素原子が共有結合で立体的に結合しているが、黒鉛の共有結合は平面的なもので、炭素原子は層状の構造となっており、各層は弱い分子間力で結合している。このため硬度の違いが生じる。またダイアモンドの共有結合では炭素原子の持つ4つの価電子すべてが用いられているが、黒鉛では3つの価電子がσ軌道に入り共有結合に利用され、残りの1つはπ軌道に入っていて、このπ軌道電子が動きやすい。このため黒鉛は電気の良導体となる。

黒鉛は天然にも多く産出するが、コークスと粘土を熱して人工的に作られることもある。

鉛筆の芯としての用途が最もメジャーだが、他にアーク灯、電気モーターのブラシ、あるいは黒鉛炉と呼ばれる原子炉の減速材などに利用されている。

英名グラファイトは、ギリシャ語で「書く」を意味するγραφειν(graphein)と、ラテン語で石・鉱物を意味する接尾語-iteから命名された。意味としては「書ける石」といったところである。