Concernant la découverte et l'utilisation du graphite en paillettes, un cas bien documenté existe : le Shuijing Zhu, premier ouvrage mentionné, indique qu'« il existe une montagne de graphite près de la rivière Luoshui ». Les roches, entièrement noires, étaient difficiles à imprimer, ce qui explique leur renommée pour leur teneur en graphite. Des découvertes archéologiques montrent que dès la dynastie Shang, il y a plus de 3 000 ans, la Chine utilisait le graphite pour écrire des caractères, et ce jusqu'à la fin de la dynastie des Han orientaux (220 apr. J.-C.). L'encre de tabac de pin remplaça ensuite le graphite comme encre pour les livres. Sous le règne de Daoguang, durant la dynastie Qing (1821-1850 apr. J.-C.), les paysans de Chenzhou, dans la province du Hunan, exploitaient le graphite en paillettes comme combustible, qu'ils appelaient « carbone d'huile ».
Le nom anglais « Graphite » vient du grec « graphite in », qui signifie « écrire ». Il a été nommé par le chimiste et minéralogiste allemand A.G. Werner en 1789.
La formule moléculaire du graphite en paillettes est C et sa masse moléculaire est de 12,01. Le graphite naturel est noir fer et gris acier, avec des stries noires brillantes, un éclat métallique et une opacité marquée. Le cristal appartient à la classe des cristaux biconiques hexagonaux complexes, qui sont des cristaux en plaquettes hexagonales. Les formes simples courantes comprennent les cristaux biconiques hexagonaux à double face parallèle et les colonnes hexagonales, mais la forme cristalline intacte est rare ; le graphite est généralement écailleux ou en plaquettes. Paramètres : a₀ = 0,246 nm, c₀ = 0,670 nm. Il s'agit d'une structure lamellaire typique, dans laquelle les atomes de carbone sont disposés en couches, chaque atome de carbone étant lié de manière équivalente à l'atome de carbone adjacent. Le carbone de chaque couche est agencé en anneaux hexagonaux. Les anneaux hexagonaux de carbone des couches adjacentes supérieure et inférieure sont décalés les uns par rapport aux autres parallèlement au plan du réseau, puis s'empilent pour former une structure lamellaire. Différentes directions et distances de décalage conduisent à différentes structures polymorphes. La distance entre les atomes de carbone des couches supérieure et inférieure est nettement supérieure à celle entre les atomes de carbone d'une même couche (espacement C-C dans les couches = 0,142 nm, espacement C-C entre les couches = 0,340 nm). La densité est de 2,09 à 2,23 et la surface spécifique de 5 à 10 m²/g. La dureté est anisotrope ; le plan de clivage vertical est de 3 à 5 et le plan de clivage parallèle de 1 à 2. Les agrégats sont souvent écailleux, grumeleux et terreux. Les paillettes de graphite présentent une bonne conductivité électrique et thermique. Ces paillettes minérales sont généralement opaques en lumière transmise ; les paillettes extrêmement fines sont gris-vert clair, uniaxes et ont un indice de réfraction de 1,93 à 2,07. Sous lumière réfléchie, ces particules sont brun-gris clair, avec une réflexion multicolore marquée : Ro gris brunâtre, Re gris bleu foncé, Ro23 (rouge) et Re5,5 (rouge). Elles présentent une couleur de réflexion prononcée et une double réflexion, ainsi qu’une forte hétérogénéité et polarisation. Caractéristiques : noir ferreux, faible dureté, clivage extrêmement parfait, flexibilité, toucher glissant, risque de tacher les mains. Si des particules de zinc imbibées d’une solution de sulfate de cuivre sont déposées sur du graphite, des taches de cuivre métallique peuvent se former, contrairement à la molybdénite, matériau similaire, qui ne réagit pas.
Le graphite est un allotrope du carbone élémentaire (parmi les autres allotropes figurent le diamant, le carbone 60, les nanotubes de carbone et le graphène). La périphérie de chaque atome de carbone est liée à trois autres atomes de carbone (une pluralité d'hexagones agencés en nid d'abeille) pour former des molécules covalentes. Chaque atome de carbone émettant un électron, ces électrons peuvent se déplacer librement, ce qui confère au graphite en paillettes ses propriétés de conducteur électrique. Le plan de clivage est principalement constitué de liaisons moléculaires, qui exercent une faible attraction sur les molécules, ce qui explique son excellente flottabilité naturelle. Compte tenu de ce mode de liaison particulier, le graphite en paillettes ne peut être considéré comme un monocristal ou un polycristal. Il est aujourd'hui généralement perçu comme un cristal mixte.
Date de publication : 4 novembre 2022