La grafite non ha un punto di fusione definito, ma sublima, ossia passa direttamente da solido a gas senza passare per la fase liquida. Questa sublimazione avviene a temperature estremamente elevate, in genere intorno ai 3600°C (6512°F) a pressione atmosferica standard.
Il motivo per cui la grafite non si scioglie è la sua particolare struttura cristallina. La grafite è composta da atomi di carbonio disposti in fogli esagonali impilati l'uno sull'altro con deboli forze di van der Waals tra gli strati. Questa struttura permette agli strati di scivolare facilmente l'uno sull'altro, conferendo alla grafite la sua caratteristica morbidezza e lubrificazione. Se riscaldati, questi strati vibrano più intensamente fino a superare le deboli forze interstrato e a liberarsi, passando direttamente allo stato gassoso.
Questa proprietà della grafite la rende estremamente utile nelle applicazioni ad alta temperatura. Può resistere a temperature fino a 2760°C (5000°F) senza fondersi o decomporsi chimicamente, motivo per cui viene comunemente utilizzata nei forni, nei crogioli per la fusione dei metalli e come elemento riscaldante nei processi ad alta temperatura. La sua stabilità termica, la resistenza agli shock termici e l'inerzia alla maggior parte delle sostanze chimiche la rendono ancora più adatta a queste applicazioni.
In sintesi, la struttura e le proprietà uniche della grafite le impediscono di fondere e la rendono invece sublime a temperature molto elevate, rendendola un materiale prezioso in ambienti termici estremi.
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