黒鉛

他の炭素の同素体にダイアモンドなどがあるが、ダイアモンドがモース硬度10と硬いのに対して、黒鉛はモース硬度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のに対し、黒鉛の共有結合は平面的なものである。炭素原子が六角形の網の目状に並んだ単層膜をグラフェンといい、グラフェンが層状の構造となったものが黒鉛(グラファイト)である。各層は弱い分子間力で結合している。この構造の違いから硬度の違いが生じる。

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ありふれているが、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γράφειν(gráphein)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。