A grafite não tem um ponto de fusão definido; em vez disso, sublima, o que significa que transita diretamente de um sólido para um gás sem passar por uma fase líquida. Esta sublimação ocorre a temperaturas extremamente elevadas, normalmente cerca de 3600°C (6512°F) sob pressão atmosférica padrão.
A razão pela qual a grafite não derrete é devido à sua estrutura cristalina única. A grafite é composta por átomos de carbono dispostos em folhas hexagonais empilhadas umas sobre as outras com forças fracas de van der Waals entre as camadas. Esta estrutura permite que as camadas deslizem facilmente umas sobre as outras, dando à grafite a sua caraterística suavidade e lubricidade. Quando aquecidas, estas camadas vibram mais intensamente até acabarem por ultrapassar as fracas forças entre camadas e se libertarem, passando diretamente para o estado gasoso.
Esta propriedade da grafite torna-a extremamente útil em aplicações de alta temperatura. Pode suportar temperaturas até 5000°F (2760°C) sem derreter ou se decompor quimicamente, razão pela qual é comummente utilizada em fornos, cadinhos para derreter metais e como elementos de aquecimento em processos de alta temperatura. A sua estabilidade térmica, resistência ao choque térmico e inércia à maioria dos produtos químicos aumentam ainda mais a sua adequação a estas aplicações.
Em resumo, a estrutura e as propriedades únicas da grafite impedem-na de derreter e, em vez disso, fazem-na sublimar a temperaturas muito elevadas, tornando-a um material valioso em ambientes térmicos extremos.
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