Sólin Sólin Rís 06:09 • sest 20:50 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 06:55 • Sest 19:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:14 • Síðdegis: 18:30 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:08 • Síðdegis: 12:25 í Reykjavík

Finnst grafít á Íslandi?

Sigurður Steinþórsson

Grafít (e. graphite) er annað af tveimur kristalformum kolefnis (C), hitt er demantur. Á kvarða Mohs fyrir hörku steinda er grafít mýkst, harka < 1, en demantur harðastur, harka 10. Þetta stafar af grindbyggingu steindanna tveggja, það er hvernig kolefniseindirnar raðast og tengjast saman í kristalnum (sjá mynd hér fyrir neðan).

Í demantsgrindinni er hvert atóm njörvað með samgildum tengjum við næstu fjögur atóm allt í kring en í grafíti tengist hvert atóm þremur öðrum í sama fleti og mynda þynnur sem eru mjög laustengdar hver annarri — líkt og til dæmis í spilastokki. Af þessu sökum er grafít afbragðs smurningsefni því þynnurnar skríða liðlega samsíða hver annarri.

Kolefniseindirnar í grafíti og demanti raðast upp og tengjast saman á ólíkan hátt og veldur það ólíkum eiginleikum þeirra.

Demantur myndast úr kolefni djúpt í iðrum jarðar (á 150-250 km dýpi). Grafít verður hins vegar til við myndbreytingu á (einkum) lífrænum efnasamböndum þar sem kolefnið var upprunalega bundið öðrum frumefnum eins og súrefni (O), vetni (H) og nitri (köfnunarefni, N), auk til dæmis fosfórs (P) og brennisteins (S). Við greftrun og hitnun losna hin reikulu efni smám saman burt og það sem eftir situr verður æ kolefnisríkara.

Sennilega eru kolalög helsta myndunarefni grafíts; þau eiga sér langa þróunarsögu, frá til dæmis með minna en 60% kolefni í þurru efni, um brúnkol (surtarbrand, 65-70%), steinkol (70-86%), í gljákol (antrasít, allt að 95% C). Til að breyta mó í kol þarf hann (mórinn) að grafast á 4–10 km dýpi undir yngri jarðlögum. Gljákolið finnst oftast í elstu kolalögunum, mynduðum úr plöntum sem voru á dögum fyrir 350 milljónum ára.[1]

Grafít verður til við myndbreytingu á (einkum) lífrænum efnasamböndum þar sem kolefnið var upprunalega bundið öðrum frumefnum. Við greftrun og hitnun losna hin reikulu efni smám saman burt og það sem eftir situr verður æ kolefnisríkara.

Í iðnaði er grafít framleitt úr gljákolum með því að breyta þeim fyrst í kox með bruna í loftleysu (án súrefnis) og hita koxið síðan í 3000°C. Sömuleiðis má gera grafít úr kísil-karbíði (SiC) við meira en 7000°C — þá bráðnar kísillinn og lekur burt en kolefnið kristallast í grafít. Náttúran býður ekki upp á aðstæður sem þessar, en hins vegar óendanlegan tíma og 400–600° hita. En jafnvel það kann ekki að duga , og stungið hefur verið upp á því að skerspenna í rótum fellingafjalla auðveldi kristöllun grafíts úr kolum.[2]

Samkvæmt þessu eru litlar líkur á því að grafít finnist í náttúrunni hér á landi. Hins vegar er sú spurning hvort grafít sé á Íslandi ekki ný, því í bók Nicolai Mohr (1786)[3] um hagnýt jarðefni á Íslandi er lýst „blýantnámu“ (grafíti) við Siglufjörð — síðari skoðun sýndi að höfundurinn fór hér villur vegar.

Tilvísanir:
  1. ^ Coal types - EnergyEducation.ca (Sótt 5.11.2020).
  2. ^ M. Bonijoly, M. Oberlin & A. Oberlin, 1982. A possible mechanism for natural graphite formation. International Journal of Coal Geology 1,4: 283–312.
  3. ^ N. Mohr, Forsøg til en islandsk Naturhistorie and adskillige oeconomiske samt andre Anmærkninger. Kbh. 1786.

Myndir:

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

24.11.2020

Spyrjandi

Thorgerdur

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Finnst grafít á Íslandi? “ Vísindavefurinn, 24. nóvember 2020. Sótt 11. apríl 2021. http://visindavefur.is/svar.php?id=79303.

Sigurður Steinþórsson. (2020, 24. nóvember). Finnst grafít á Íslandi? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=79303

Sigurður Steinþórsson. „Finnst grafít á Íslandi? “ Vísindavefurinn. 24. nóv. 2020. Vefsíða. 11. apr. 2021. <http://visindavefur.is/svar.php?id=79303>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Finnst grafít á Íslandi?
Grafít (e. graphite) er annað af tveimur kristalformum kolefnis (C), hitt er demantur. Á kvarða Mohs fyrir hörku steinda er grafít mýkst, harka < 1, en demantur harðastur, harka 10. Þetta stafar af grindbyggingu steindanna tveggja, það er hvernig kolefniseindirnar raðast og tengjast saman í kristalnum (sjá mynd hér fyrir neðan).

Í demantsgrindinni er hvert atóm njörvað með samgildum tengjum við næstu fjögur atóm allt í kring en í grafíti tengist hvert atóm þremur öðrum í sama fleti og mynda þynnur sem eru mjög laustengdar hver annarri — líkt og til dæmis í spilastokki. Af þessu sökum er grafít afbragðs smurningsefni því þynnurnar skríða liðlega samsíða hver annarri.

Kolefniseindirnar í grafíti og demanti raðast upp og tengjast saman á ólíkan hátt og veldur það ólíkum eiginleikum þeirra.

Demantur myndast úr kolefni djúpt í iðrum jarðar (á 150-250 km dýpi). Grafít verður hins vegar til við myndbreytingu á (einkum) lífrænum efnasamböndum þar sem kolefnið var upprunalega bundið öðrum frumefnum eins og súrefni (O), vetni (H) og nitri (köfnunarefni, N), auk til dæmis fosfórs (P) og brennisteins (S). Við greftrun og hitnun losna hin reikulu efni smám saman burt og það sem eftir situr verður æ kolefnisríkara.

Sennilega eru kolalög helsta myndunarefni grafíts; þau eiga sér langa þróunarsögu, frá til dæmis með minna en 60% kolefni í þurru efni, um brúnkol (surtarbrand, 65-70%), steinkol (70-86%), í gljákol (antrasít, allt að 95% C). Til að breyta mó í kol þarf hann (mórinn) að grafast á 4–10 km dýpi undir yngri jarðlögum. Gljákolið finnst oftast í elstu kolalögunum, mynduðum úr plöntum sem voru á dögum fyrir 350 milljónum ára.[1]

Grafít verður til við myndbreytingu á (einkum) lífrænum efnasamböndum þar sem kolefnið var upprunalega bundið öðrum frumefnum. Við greftrun og hitnun losna hin reikulu efni smám saman burt og það sem eftir situr verður æ kolefnisríkara.

Í iðnaði er grafít framleitt úr gljákolum með því að breyta þeim fyrst í kox með bruna í loftleysu (án súrefnis) og hita koxið síðan í 3000°C. Sömuleiðis má gera grafít úr kísil-karbíði (SiC) við meira en 7000°C — þá bráðnar kísillinn og lekur burt en kolefnið kristallast í grafít. Náttúran býður ekki upp á aðstæður sem þessar, en hins vegar óendanlegan tíma og 400–600° hita. En jafnvel það kann ekki að duga , og stungið hefur verið upp á því að skerspenna í rótum fellingafjalla auðveldi kristöllun grafíts úr kolum.[2]

Samkvæmt þessu eru litlar líkur á því að grafít finnist í náttúrunni hér á landi. Hins vegar er sú spurning hvort grafít sé á Íslandi ekki ný, því í bók Nicolai Mohr (1786)[3] um hagnýt jarðefni á Íslandi er lýst „blýantnámu“ (grafíti) við Siglufjörð — síðari skoðun sýndi að höfundurinn fór hér villur vegar.

Tilvísanir:
  1. ^ Coal types - EnergyEducation.ca (Sótt 5.11.2020).
  2. ^ M. Bonijoly, M. Oberlin & A. Oberlin, 1982. A possible mechanism for natural graphite formation. International Journal of Coal Geology 1,4: 283–312.
  3. ^ N. Mohr, Forsøg til en islandsk Naturhistorie and adskillige oeconomiske samt andre Anmærkninger. Kbh. 1786.

Myndir: