This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഗ്രാഫൈറ്റ്
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഗ്രാഫൈറ്റ്
ഒരു കാര്‍ബണ്‍ മൂലകധാതു. പ്ലംബാഗോ എന്നും കാരീയം എന്നും ഇത് വളിക്കപ്പെടാറുണ്ട്. കാര്‍ബണിന്റെ ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ള അലോട്രോപ്പാണ് ഗ്രാഫൈറ്റ്. ഇതിനു കറുപ്പു മുതല്‍ ഇരുണ്ട ചാരനിറം വരെയാകാം. ലോഹദ്യുതിയുള്ള ഒരു അലോഹമൂലകമാണിത്. ആപേക്ഷിക ഗുരുത്വം 2.1 മുതല്‍ 2.2 വരെയും കാഠിന്യം 1 മുതല്‍ 2 വരെയുമാണ്. പാളികളായിട്ടുള്ള ഘടനയാണ് ഇതിന്റേത്. ആറു കാര്‍ബണാറ്റങ്ങള്‍ കൊണ്ടു നിര്‍മിക്കപ്പെട്ട ഒട്ടനവധി ഷഡ്ഭുജങ്ങള്‍ പരസ്പരം ഉരുകിച്ചേര്‍ന്ന് ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ഓരോ പാളിയുമുണ്ടാകുന്നു. അടുത്തടുത്തുള്ള പാളികള്‍ തമ്മില്‍ സാമാന്യത്തിലധികം അകലം ഉണ്ടായിരിക്കും. ഇങ്ങനെയുള്ള നിരവധി കാര്‍ബണ്‍ പാളികള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാവുന്ന വലിയ കട്ടകളായോ വളരെച്ചെറിയ തരികളായോ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഭൂമിയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു.
ഗ്രാഫൈറ്റ് പരലുകള്‍ക്ക് ഹെക്സഗണല്‍ പരല്‍ഘടനയാണുള്ളത്. നല്ലൊരു വൈദ്യുതചാലകമാണിത്. അലോഹമൂലകങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തില്‍ ഗ്രാഫൈറ്റിനു മാത്രമേ ഈ സ്വഭാവസവിശേഷമുള്ളു. ഗ്രാഫൈറ്റില്‍ സ്പര്‍ശിക്കുമ്പോള്‍ വഴുവഴുപ്പും മാര്‍ദവവും തണുപ്പും അനുഭവപ്പെടുന്നു. ചെറിയ ഗ്രാഫൈറ്റു ചീളുകള്‍ സുതാര്യമായവയും കടും നീലനിറത്തിലുള്ളവയുമാണ്. വളരെക്കൂടുതല്‍ ദ്വിവിധാപഭംഗം (birefringence) പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവാണിത്. ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് കട്ട തട്ടിയുടച്ചാല്‍ രണ്ടായിപ്പിളരുന്നു. അങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്ന പുതിയ പ്രതലങ്ങള്‍ക്ക് നല്ല മിനുസമുണ്ടായിരിക്കും.
കാര്‍ബണടങ്ങിയ വസ്തുക്കളുടെ ശല്ക്കങ്ങള്‍ രൂപാന്തരപ്പെട്ടും, കാര്‍ബണ്‍യൌഗികങ്ങള്‍ ഭൂമിക്കടിയിലെ മാഗ്മ ദ്രവവുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ചും, മാഗ്മയില്‍ മുന്‍പേ ഉണ്ടായിരുന്ന കാര്‍ബണ്‍ ക്രിസ്റ്റലീകരിച്ചും ആണ് ഭൂമിയില്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉണ്ടാകുന്നത്. ഒറ്റപ്പെട്ട നേര്‍ത്ത പൊറ്റകളായും, പഴക്കമേറിയ രൂപാന്തരിതശിലകളുടെ സിരാനിക്ഷേപങ്ങളായും, ആഗ്നേയശിലകളില്‍ മൊത്തത്തില്‍ വികീര്‍ണനം ചെയ്യപ്പെട്ട നിലയിലും, വലുപ്പമുള്ള കട്ടകളായും, പാളികളായി പൊളിയുന്ന ധാതുനിക്ഷേപമായും ഗ്രാഫൈറ്റ് കാണപ്പെടുന്നുണ്ട്. ചുണ്ണാമ്പുകല്ല്, ക്വാര്‍ട്സ്, മാര്‍ബിള്‍, ഗ്രാനൈറ്റ്, പെഗ്മറ്റൈറ്റ് എന്നിവയിലും ഗ്രാഫൈറ്റ് ചെറിയ അളവില്‍ കണ്ടുവരുന്നു. ഉല്‍ക്കകളില്‍ നിന്നുകിട്ടുന്ന ഇരുമ്പിലുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റിനെ ക്ലിഫ്റ്റണൈറ്റ് എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്.
മേല്‍വിവരിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റ് സ്രോതസ്സുകളില്‍ ഏറ്റവും വലുത് രൂപാന്തരിത ശിലകളാണ്. ധാരാളം കാര്‍ബണ്‍ അടങ്ങിയ ശിലകള്‍ രൂപാന്തരീകരണ പ്രക്രിയയ്ക്കു വിധേയമായപ്പോഴാണ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉണ്ടായതെന്നു കരുതപ്പെടുന്നു. ഇതിനു സമാനമായ മറ്റൊരു രൂപാന്തരീകരണപ്രക്രിയ വഴി ചില സ്ഥങ്ങളില്‍ കല്‍ക്കരി ശേഖരങ്ങള്‍ ഭാഗികമായി ഗ്രാഫൈറ്റായി മാറുന്നതായി കണ്ടുവരുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ഏറ്റവും പ്രസിദ്ധമായ ഉപയോഗം എഴുത്തു പെന്‍സില്‍ നിര്‍മാണരംഗത്താണ്. ഗ്രാഫൈറ്റെന്ന പേരുപോലും ഇങ്ങനെ ഉണ്ടായതാണ്. എഴുതുക എന്നര്‍ഥം വരുന്ന ഗ്രാഫീന്‍ (Graphein) എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തില്‍ നിന്ന് വ്യുത്പന്നമായതാണീ പേര്. ഗ്രാഫൈറ്റും കളിമണ്ണും മറ്റു ചില അവശ്യവസ്തുക്കളുമായി കൂട്ടിക്കലര്‍ത്തിയശേഷം ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ ചൂടാക്കുന്നു. അങ്ങനെ കിട്ടുന്ന ഉത്പന്നത്തെ വാര്‍ത്തെടുത്താണ് എഴുത്തു പെന്‍സിലിന്റെ 'ലെഡ്' ഉണ്ടാക്കുന്നത്. കളിമണ്ണിന്റെ ശ.മാ. കൂടുന്നമുറയ്ക്ക് പെന്‍സിലിന്റെ കാഠിന്യം വര്‍ധിക്കുന്നു.
എഴുത്തുപെന്‍സില്‍ നിര്‍മിക്കുന്നതിനു പുറമേ ഗ്രാഫൈറ്റിനു നിരവധി ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്. ലൂബ്രിക്കന്റുകള്‍, ക്രൂസിബിളുകള്‍, ബേറിങ്ങുകള്‍, പെയിന്റുകള്‍, പോളിഷുകള്‍, ഇലക്ട്രോഡുകള്‍, ബാറ്ററികള്‍, ഇലക്ട്രിക് മോട്ടറുകളുടെ കാര്‍ബണ്‍ ബ്രഷുകള്‍ തുടങ്ങിയവ നിര്‍മിക്കാന്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. ഉരുക്കുനിര്‍മാണം, വാര്‍ക്കപ്പണി, സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്നിവയിലും ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. നല്ലവണ്ണം പൊടിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റിനെ അനുയോജ്യമായ എണ്ണയുമായി മിശ്രണം നടത്തിയാണ് പലതരം ലൂബ്രിക്കന്റുകള്‍ നിര്‍മിക്കുന്നത്. തടി, ചെമ്പ്, വെള്ളോട് എന്നിവയെ ഗ്രാഫൈറ്റ് അടങ്ങിയ ഒരു സവിശേഷതരം ലൂബ്രിക്കന്റു കൊണ്ട് പൂരിതമാക്കി എണ്ണയുടെ ആവശ്യമില്ലാത്ത ബേറിങ്ങുകള്‍ നിര്‍മിക്കുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ മറ്റൊരു പ്രധാനോപയോഗം അണുറിയാക്ടറുകളിലെ മോഡറേറ്റര്‍ എന്ന നിലയ്ക്കാണ്. ന്യൂട്രോണ്‍ കണികകളുടെ സഞ്ചാരവേഗത കുറയ്ക്കാനുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ കഴിവാണ് ഇവിടെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്. ഗ്രാഫൈറ്റും കളിമണ്ണും സമാസമം ചേര്‍ത്തുണ്ടാക്കുന്ന ക്രൂസിബിളുകള്‍ ഉരുക്കുനിര്‍മാണത്തിനും വെങ്കലം ഉരുക്കിയെടുക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു. വാര്‍ക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന അച്ചുകളുടെ ഉള്‍വശത്ത് ഗ്രാഫൈറ്റ് പൂശുന്നതിനു കാരണം വാര്‍ത്തെടുക്കുന്ന വസ്തുവിനെ അച്ചില്‍നിന്ന് എളുപ്പത്തില്‍ വേര്‍പെടുത്താന്‍ സഹായിക്കുന്നു എന്നതാണ്.
ശ്രീലങ്ക, കൊറിയ, ആസ്ട്രിയ, ചെക്കൊസ്ളൊവാക്യ, അമേരിക്കന്‍ ഐക്യനാടുകള്‍, മെക്സിക്കോ, ഇറ്റലി, മഡഗാസ്കര്‍, റഷ്യ, ഇന്ത്യ തുടങ്ങിയ രാജ്യങ്ങളില്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഖനികളുണ്ട്. ഇന്ത്യയില്‍ കര്‍ണാടകം, ആന്ധ്രപ്രദേശ്, ഒഡിഷ എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങളിലാണ് ഗ്രാഫൈറ്റുള്ളത്. 20-ാം ശ.-ത്തിന്റെ ആരംഭത്തില്‍ നെടുമങ്ങാട് താലൂക്കിലെ വെള്ളനാട് ഗ്രാഫൈറ്റ് ഖനനം നടന്നിരുന്നു. ആ ഖനികള്‍ വീണ്ടും തുറക്കുന്നത് ലാഭകരമല്ലെന്ന് ഭാരതീയ ഭൂവിജ്ഞാനീയ വകുപ്പു നടത്തിയ പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.
1896-ല്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് ആദ്യമായി സംശ്ളേഷണം ചെയ്യപ്പെട്ടു. എഡ്വേഡ് ജി. അക്കീസണ്‍ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ തികച്ചും യാദൃച്ഛികമായാണ് ഈ വിജയം നേടിയത്. കാര്‍ബറന്റം ഉപയോഗിച്ച് ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ ചില പരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്തുകയായിരുന്നു അക്കീസണ്‍. ഊഷ്മാവ് ഏതാണ്ട് 4150oഇ ആയപ്പോള്‍ കാര്‍ബറന്റത്തിലെ സിലിക്കണ്‍ മൂലകം മുഴുവന്‍ ബാഷ്പീകരിച്ചു പോവുകയും അവശേഷിച്ച കാര്‍ബണ്‍ ഗ്രാഫൈറ്റായി രൂപാന്തരപ്പെടുകയും ചെയ്തു. 1897-ല്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് സംശ്ളേണം വ്യാവസായികാടിസ്ഥാനത്തില്‍ ആരംഭിച്ചു. 1918 മുതല്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് സംശ്ളേഷണ പ്രക്രിയയില്‍ പെട്രോളിയം കോക്കാണ് പ്രധാന അസംസ്കൃതവസ്തുവായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ആന്ത്രസൈറ്റ് കല്‍ക്കരിയും ഈ ആവശ്യത്തിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. വൈദ്യുത ചൂളകളിലാണ് ഗ്രാഫൈറ്റ് സംശ്ളേഷണം നടത്തുന്നത്. സംശ്ളേഷിത ഗ്രാഫൈറ്റില്‍ മാലിന്യങ്ങള്‍ തീരെ കുറവായിരിക്കും. രൂപം, ശുദ്ധി, തരികളുടെ വലുപ്പം എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ച് ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ മൂല്യം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. മേല്പറഞ്ഞ കാര്യങ്ങളിലെല്ലാം സംശ്ളേഷിത ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രകൃതിയില്‍ നിന്നുകിട്ടുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റിനെക്കാള്‍ മുന്നിട്ടു നില്ക്കുന്നതു കാരണം ഇപ്പോള്‍ സംശ്ളേഷിത ഗ്രാഫൈറ്റാണ് ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്.
കാര്‍ബണിന്റെ രണ്ട് പോളിമറിക് രൂപങ്ങളായ ഗ്രാഫൈറ്റും വജ്രവും ഭൗതികഗുണങ്ങളില്‍ തികച്ചും വ്യത്യസ്തങ്ങളായ സ്വഭാവവിശേഷങ്ങളാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്. വജ്രം പ്രകൃതിയിലുള്ള ഏറ്റവും കടുപ്പമേറിയ വസ്തുവാണ്. എന്നാല്‍ ഏറ്റവും മൃദുവായ ധാതുക്കളിലൊന്നാണ് ഗ്രാഫൈറ്റ്. വജ്രം സുതാര്യമാണ്; പക്ഷേ ഗ്രാഫൈറ്റ് അതാര്യവും. ഗ്രാഫൈറ്റാണെങ്കില്‍ ഒരു നല്ല വൈദ്യുത ചാലകമാണ്; വജ്രം ഒരു കുചാലകവും. മേല്പറഞ്ഞ വൈജാത്യങ്ങള്‍ക്കെല്ലാം കാരണം ഗ്രാഫൈറ്റിലും വജ്രത്തിലുമുള്ള ബോണ്ടിന്റെ വ്യത്യാസമാണ്. വജ്രത്തില്‍ ഓരോ കാര്‍ബണാറ്റവും മറ്റു നാലു കാര്‍ബണാറ്റങ്ങളുമായി കോ-വാലന്റ് ബോണ്ടുകള്‍ വഴി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. എന്നാല്‍ ഗ്രാഫൈറ്റില്‍ ഓരോ കാര്‍ബണാറ്റവും അതേ പ്രതലത്തില്‍ തന്നെയുള്ള മറ്റ് മൂന്നു കാര്‍ബണാറ്റങ്ങളുമായി മാത്രമേ കോ-വാലന്റ് ബോണ്ടുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നുള്ളൂ. അങ്ങനെ ഹെക്സാഗണല്‍ ഘടനയുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് പാളികളുണ്ടാകുന്നു. സമീപസ്ഥമായ രണ്ടു കാര്‍ബണ്‍ പാളികള്‍ തമ്മില്‍ സാമാന്യത്തിലധികം അകലമുണ്ടായിരിക്കുമെന്നുമാത്രമല്ല, ഇവയ്ക്കിടയ്ക്ക് അസ്ഥാനീകരിക്കപ്പെട്ട അനവധി 'പൈ' ഇലക്ട്രോണുകളുണ്ടായിരിക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ ഇലക്ട്രോണുകളാണ് ഗ്രാഫൈറ്റിനെ ഒരു വൈദ്യുത ചാലകമാക്കി മാറ്റുന്നത്. സമീപസ്ഥങ്ങളായ കാര്‍ബണ്‍ പാളികള്‍ തമ്മിലുള്ള ബന്ധനം ശിഥിലമായതുകൊണ്ട് ഈ പാളികള്‍ക്കു തമ്മില്‍ പരസ്പരം തെന്നിമാറാന്‍ കഴിയും. ഈ പ്രത്യേകത ഗ്രാഫൈറ്റിനെ ഒന്നാന്തരമൊരു ലൂബ്രിക്കന്റാക്കി മാറ്റുന്നു. അമോര്‍ഫസ് രൂപത്തിലുള്ള കാര്‍ബണില്‍ അതിസൂക്ഷ്മങ്ങളായ ഗ്രാഫൈറ്റ് പരലുകളാണുള്ളത്. നോ: കാര്‍ബണ്‍
(ഡോ. എന്‍. മുരുകന്‍)
