Le graphite

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1. Le graphite

Le graphite est l’un des deux minéraux naturels composés uniquement de carbone (C), l’autre étant le diamant. Même si le diamant et le graphite ont la même composition chimique, la disposition de leurs atomes de carbone diffère beaucoup :[pic 3]

• l’assemblage

atomique du diamant est constitué de tétraèdres de carbone exceptionnellement solides où chaque atome est relié à quatre autres atomes, ce qui fait du diamant la substance la plus dure qui soit.

• Par contraste, le graphite est constitué d’anneaux hexagonaux formant de fines couches étroitement superposées et faiblement liées entre elles créant une structure peu résistante.[pic 4]

À partir des illustrations et du texte encadré ci-contre, compléter le tableau ci-dessous.[pic 5]

Les mines des crayons de papier

Les mines employées pour le dessin sont constituées de fine poudre de graphite et d'argile noire. On mélange ces matières premières à des liants pour former une pâte fine.[pic 6]

Le pourcentage d'argile dans le mélange de graphite influe sur la dureté du crayon : on aura entre 30 et 70% d'argile de la mine la plus tendre (grasse) à la plus dure (sèche). C'est l'argile qui donne au crayon sa solidité et sa couleur.

Ce mélange de graphite (conducteur électrique) et d'argile (isolant électrique) rend-il les mines de crayons conductrices ou isolantes électriques ? Comment répondre à cette question expérimentalement en n’utilisant qu’un seul appareil de mesure ?

Avec un multimètre utilisé en ohmmètre branché à deux extrémités d'une mine (à l'aide de pinces "crocodiles", on peut vérifier si la mine est conductrice d'électricité ou pas.

Réalisons cette expérience : prendre un multimètre, deux câbles, deux pinces "crocodiles" et une mine de crayon. On reproduira le test avec des mines de différentes dureté et en écartant plus ou moins les pinces (distance d) pour compléter le tableau ci-dessous :[pic 7]

À partir de ces observations, que peut-on affirmer ?

• La mine de crayon est un conducteur électrique
• Plus une mine est sèche, plus sa résistance électrique sera grande.
• Sur le plan électrique, une mine de crayon se comporte donc comme une résistance.
• Plus une mine est sèche, plus le pourcentage de graphite qui la compose est faible.
• À l'inverse, plus elle est grasse, plus la part de graphite qui la compose est importante.

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