Grafit Alam vs Grafit Sintetis: Perbandingan Mendalam

Grafit adalah senyawa multiguna yang digunakan di berbagai industri, seperti energi, pelumas, elektronik, dan banyak lagi. Namun demikian, kebanyakan orang tidak mengetahui bahwa grafit tersedia dalam dua bentuk: grafit alami dan grafit sintetis. Panduan ini melakukan analisis komparatif terhadap kedua jenis grafit. Panduan ini memberikan kejelasan mengenai komposisi, aplikasi, dan pembuatannya.

Gambaran Umum Grafit Alam

Grafit alami adalah senyawa organik yang terutama terbuat dari karbon. Ketika material yang kaya karbon terpapar pada tekanan tinggi dan panas di dalam batuan, maka terbentuklah grafit. Proses ini membutuhkan waktu jutaan tahun untuk menyelesaikannya.

Para penambang menggali grafit alami dari bumi dalam berbagai bentuk. Namun, ada tiga bentuk utama grafit alami, yaitu:

Amorf

Grafit amorf memiliki struktur yang tidak teratur karena susunan atom karbon yang acak. Grafit alami ini terbentuk karena metamorfisme kontak antara lapisan batu bara antrasit dan agen metamorfisme, seperti magma atau tekanan tektonik.

Serpihan

Grafit serpihan alami terbentuk ketika karbon terpapar pada tekanan dan suhu tinggi. Serpihan ini umumnya bersumber dari endapan batuan metamorf. Bentuk grafit ini tipis, rata, dan memiliki lapisan heksagonal.

Kristal

Grafit kristal dikenal karena struktur atomnya yang teratur. Atom karbon dari grafit ini tersusun dalam kisi heksagonal.

Gambaran Umum Grafit Sintetis

Grafit sintetis adalah senyawa buatan yang dibuat di pabrik. Grafit buatan ini terbentuk ketika bahan yang mengandung karbon, seperti kokas, ter batu bara, dll., terpapar pada suhu tinggi di dalam tungku.

Tidak seperti grafit alami, senyawa ini memiliki sifat yang presisi. Karena ini adalah buatan manusia, Anda dapat mengontrol ukuran butiran, kemurnian, dan densitasnya.

Penampilan grafit sintetis lebih konsisten. Selain itu, serpihannya lebih lembut daripada grafit alami.

Mari kita bandingkan berbagai aspek grafit alami dan grafit sintetis.

Grafit Alam vs Grafit Sintetis: Perbandingan Berbagai Faktor

Komposisi

Grafit alami terdiri dari karbon dan berbagai pengotor. Hal ini terutama ditemukan di batuan metamorf. Grafit terbentuk karena metamorfosis dari bahan yang kaya karbon.

Kandungan karbon dalam grafit alami berkisar antara 15% dan 95%. Komposisi yang tersisa mungkin berupa abu, besi, silika, belerang, dll.

Sebaliknya, grafit sintetis mengandung karbon 99%. Sisanya, 1% mengandung bahan yang mudah menguap dan kandungan abu.

Warna

Warna grafit alami berkisar dari abu-abu gelap hingga hitam. Anda juga bisa melihat kilau metalik di atasnya.

Pada umumnya, variasi warna ini disebabkan oleh kotoran yang ada dalam grafit. Bentuk grafit ini relatif lebih buram.

Warna grafit sintetis lebih gelap karena kemurniannya yang tinggi. Karena ini adalah senyawa buatan laboratorium, maka penampilannya konsisten. Selain itu, memiliki permukaan yang seragam dan halus.

Manufaktur

Seperti disebutkan di atas, perusahaan mengekstrak grafit alami dari tambang dan kuari. Bahan mentah ini mengalami berbagai perlakuan untuk meningkatkan kualitasnya. Proses ini menghilangkan kotoran dari grafit dan mempertahankan ukuran partikelnya.

Insinyur kimia memanaskan kokas minyak bumi atau pitch tar batubara pada suhu di atas 2.500 derajat Celcius. Ini grafitisasi Proses ini mengubah bahan karbon menjadi grafit.

Selain itu, hal ini memastikan struktur kristal dalam grafit sintetis karena atom karbon yang sejajar.

Sifat Kimia

Grafit alami tetap stabil pada suhu kamar. Dalam kondisi standar, grafit bersifat inert secara kimiawi. Artinya, grafit tidak akan bereaksi terhadap asam, basa, dan pelarut lainnya. Namun, grafit organik dapat teroksidasi pada suhu sekitar 600 ° C.

Grafit sintetis memiliki toleransi yang sangat tinggi terhadap bahan kimia. Kepadatannya yang tinggi dan porositasnya yang rendah membuatnya tahan terhadap berbagai jenis zat.

Sifat Fisik / Kepadatan

Kepadatan grafit alami berkisar antara 1,5 hingga 1,8 g/cm³, tergantung jenisnya. Grafit serpihan dan amorf mungkin memiliki sedikit variasi dalam struktur dan komposisinya.

Grafit sintetis sedikit lebih padat daripada grafit alami. Kepadatannya berkisar antara 1,6 hingga 1,9 g/cm³. Selain itu, karena tingkat kemurniannya lebih tinggi pada grafit ini, maka konduktivitas termal dan listriknya lebih baik.

Harga

Harga grafit dapat bervariasi berdasarkan berbagai faktor. Tergantung pada jenis, kadar, dan permintaan pasar, harga grafit alam dapat berkisar antara USD 500 dan USD 2000 per ton.

Grafit sintetis itu mahal. Harganya mulai dari USD 3.000 per ton. Harga beberapa kualitas sintetis premium bisa mencapai USD 20.000 per ton.

Grafit Alam vs Grafit Sintetis: Aplikasi

Grafit Alami

Refraktori

Grafit alami umumnya digunakan dalam pembuatan batu bata dan cawan lebur. Di samping itu, Anda dapat melihat penggunaannya dalam membuat cetakan dalam industri seperti baja dan kaca. Lagi pula, ini memiliki ketahanan panas yang tinggi.

Pelumas

Grafit alami memiliki struktur berlapis yang licin. Akibatnya, perusahaan menggunakannya dalam pelumas dan gemuk sebagai bahan utama.

Pensil

Grafit alami juga digunakan untuk membuat ujung pensil. Bagaimanapun, senyawa ini meninggalkan jejak di atas kertas.

Baterai

Produsen baterai menggunakan grafit alami sebagai bahan anoda pada beberapa baterai lithium-ion. Hal ini biasa terjadi pada baterai berbiaya rendah yang tidak membutuhkan banyak daya atau performa.

Pengecoran

Grafit alami adalah bahan utama dalam industri pengecoran dan pengecoran. Perusahaan menggunakannya sebagai bahan pemisah untuk mencegah cetakan menempel pada logam selama pengecoran.

Kampas Rem

Grafit alami memiliki sifat gesekan yang luar biasa. Oleh karena itu, perusahaan mobil menggunakannya untuk membuat kampas rem dan gasket.

Aplikasi Grafit Sintetis

Elektroda

Grafit sintetis mampu bertahan pada suhu tinggi. Lebih jauh lagi, grafit ini sangat konduktif. Oleh karena itu, produsen elektroda menggunakannya untuk membuat elektroda grafit untuk tungku busur listrik.

Baterai lithium-ion

Grafit sintetis digunakan sebagai bahan anoda dalam baterai lithium-ion untuk EV. Grafit ini lebih murni dan lebih konsisten dalam struktur, yang meningkatkan performa baterai.

Sel Bahan Bakar

Grafit sintetis juga digunakan dalam produksi pelat bipolar dalam sel bahan bakar membran penukar proton (PEMFC).

Industri Nuklir

Grafit sintetis buatan manusia ini memiliki stabilitas termal yang tinggi. Insinyur nuklir menggunakannya sebagai moderator dan reflektor dalam reaktor nuklir.

Grafit sintetis memperlambat neutron dan mempertahankan fisi nuklir.

Kesimpulan

Ini adalah tinjauan komprehensif tentang bagaimana grafit alami dibandingkan dengan grafit sintetis. Keduanya adalah senyawa berharga yang digunakan dalam berbagai industri.

Grafit alam terjangkau dan cocok untuk aplikasi yang tidak memerlukan grafit dengan kemurnian tinggi. Sebaliknya, grafit sintetis mahal. Namun demikian, grafit ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan bentuk grafit yang paling murni. Bagaimanapun, ini memberikan kinerja yang konsisten.