Ο γραφίτης είναι ένα αλλοτρόπιο του στοιχείου άνθρακα, που σημαίνει ότι είναι μία από τις διάφορες μορφές του καθαρού στοιχείου με μια μοναδική διάταξη των ατόμων του, σε σύγκριση με άλλες μορφές άνθρακα. Η διάταξη των ατόμων άνθρακα στα μόρια γραφίτη δίνει σε αυτή την ουσία μερικές μοναδικές ιδιότητες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λιπαντικό και έχει χαρακτηριστικά που συνήθως αποδίδονται μόνο σε μέταλλα. Είναι επίσης παρόμοιο, κατά κάποιο τρόπο, με τον άνθρακα. Αυτός ο ασυνήθιστος συνδυασμός χαρακτηριστικών καθιστά τον γραφίτη κατάλληλο για πολλές διαφορετικές εφαρμογές.
Το όνομα για την ουσία γραφίτης επινοήθηκε από έναν Γερμανό γεωλόγο τον 18ο αιώνα, ο οποίος προσάρμοσε την ελληνική λέξη «grapho», που σημαίνει «γράφω» λόγω της χρήσης της σε μολύβια, μια χρήση που εξακολουθεί να είναι κοινή σήμερα. Σε αυτήν την εφαρμογή, ο γραφίτης ονομάζεται συχνά “μολύβι μολύβι” ή “μόλυβδος”, αλλά αυτό είναι παραπλανητικό, καθώς δεν είναι καθόλου μόλυβδος. Ο γραφίτης είναι ένα φυσικό ορυκτό που αποτελείται από καθαρό στοιχειακό άνθρακα.
Οι φυσικές ιδιότητες του γραφίτη είναι πολύ παρόμοιες με τον άνθρακα. Τα μόριά του είναι διατεταγμένα σε δικτυωτά πλέγματα σχήματος εξαγώνου που σχηματίζουν φυλλόμορφες διατάξεις. Είναι αυτή η μοριακή διαμόρφωση που συμβάλλει στις εξαιρετικές ιδιότητες του γραφίτη ως λιπαντικού, τόσο σε ξηρή μορφή όσο και σε αιώρηση σε υγρό, συνήθως λάδι. Είναι ένα από τα πιο μαλακά από όλα τα φυσικά ορυκτά και γρατσουνίζεται εύκολα με ένα νύχι. Εμφανίζεται ως ένα σκούρο, ασημί στερεό.
Όπως ο άνθρακας, με τον οποίο είναι χημικά ταυτόσημος, ο γραφίτης μερικές φορές βρίσκεται σε μεγάλες φλέβες μέσα σε ορισμένα μεταμορφωμένα πετρώματα ή ως μικρές διάσπαρτες νιφάδες μέσα σε μια ποικιλία ορυκτών. Ωστόσο, οι ιδιότητες του γραφίτη τον καθιστούν ακατάλληλο για χρήση ως καύσιμο, καθώς καίγεται πολύ δύσκολα. Ομοίως, ο γραφίτης είναι χημικά πολύ σταθερός και σχεδόν αδρανής.
Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες ιδιότητες του γραφίτη είναι η αγωγιμότητά του. Ο γραφίτης άγει ηλεκτρισμό, κάτι που είναι ασυνήθιστο για μια ουσία που δεν είναι μέταλλο, ειδικά επειδή τουλάχιστον ένα άλλο στοιχειακό αλλοτρόπιο άνθρακα, το διαμάντι, δεν είναι καθόλου αγώγιμο και είναι στην πραγματικότητα πολύ καλός μονωτήρας. Δεν είναι τόσο αγώγιμο όσο ένα μέταλλο, ωστόσο, και μερικές φορές ταξινομείται ως ημιαγωγός. Μια άλλη από τις ενδιαφέρουσες ιδιότητες του γραφίτη είναι οι ισχυρές ανισότροπες ιδιότητες αγωγιμότητας της θερμότητας και του ήχου. Αυτό σημαίνει ότι μεταφέρει τη θερμότητα και τον ήχο προς μια κατεύθυνση πολύ καλά ενώ το κάνει άσχημα προς άλλες κατευθύνσεις.
Η επιστήμη και η βιομηχανία έχουν βρει πολλές χρήσεις για τον γραφίτη. Εκτός από τις εφαρμογές του ως πληρωτικό για μολύβια και ένα ευρύ φάσμα πολύ αποτελεσματικών λιπαντικών, οι ιδιότητες του γραφίτη τον καθιστούν κατάλληλο για χρήση στην κατασκευή χάλυβα, μικρού βάρους, υψηλής αντοχής σύνθετων υλικών και ως συστατικό για σύνθετα τακάκια φρένων, μεταξύ πολλών άλλων χρήσεις. Η απαλότητά του φαίνεται να το κάνει μια περίεργη επιλογή για σύνθετα υλικά υψηλής αντοχής, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται σε σκι και στύλους ψαρέματος, αλλά ενώ οι επίπεδοι σχηματισμοί των μορίων του το κάνουν μαλακό, αυτά τα φύλλα μπορούν να τυλιχτούν και να διαμορφωθούν σε ίνες με τεράστια αντοχή λόγω τους ισχυρούς δεσμούς μεταξύ των μεμονωμένων ατόμων.