Графит или графен?

И то, и другое. Поскольку это две разные аллотропные модификации углерода.

Существует около 400 тыс. неорганических веществ. Число известных органических соединений намного превышает 10 млн. и увеличивается каждый год на 250-300 тыс. Вот сколько насинтезировали!! Замечу, что химики – единственные ученые из естествоиспытателей, которые сами создают себе объекты исследования. Это всего из более чем сотни химических элементов. Я всегда говорю, что фаза подвижнее элемента. Итак, о понятии фаза. Строго.

Термодинамическая фаза – термодинамически однородная по составу и свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других фаз поверхностями раздела (Абл. – не всегда, случай частичной аморфизации – см. разд. 4.2.1. моей монографии), на которых скачком изменяются некоторые свойства системы.
Другое определение: Фаза – гомогенная часть гетерогенной системы. В однокомпонентной системе разные фазы могут быть представлены различными агрегатными состояниями или разными полиморфными модификациями вещества. В многокомпонентной системе фазы могут иметь различный состав и структуру.
Газ всегда состоит из одной фазы, жидкость может состоять из нескольких жидких фаз разного состава (ликвация, жидкостная несмешиваемость), но двух разных жидкостей одного состава в равновесии сосуществовать не может. Вещество в твердом состоянии может состоять из нескольких фаз, причем некоторые из них могут иметь одинаковый состав, но различную структуру (полиморфизм – существование кристаллических веществ с одинаковым составом, но разной структурой; полиморфизм для простых веществ называют аллотропией).

Поскольку разделение на термодинамические фазы – более мелкая классификация состояний, чем разделение по агрегатным состояниям вещества, то далеко не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. Однако любая смена агрегатного состояния есть фазовый переход.
 
Пример с углеродом. Один элемент. А сколько дает фаз? Восемь!!!
Первая – алмаз. Очень твердый.

Вторая – графит. Чем они отличаются? Структурой. В результате совершенно разные материалы. Карандашиком из графита мы можем писать записочки. Кстати, карандаш сыграл огромную роль в ликвидации неграмотности в России. Арманд Хаммер – американский бизнесмен – сделал себе состояние в послереволюционной России, построив карандашную фабрику им. Сакко и Ванцетти. С помощью этих карандашей Россия из почти полностью неграмотной страны превратилась в самую читающую, а с помощью СМСок и чата в Интернете превращается снова в неграмотную. Назад к карандашам!!!

Третья – карбин – аллотропная форма углерода на основе sp-гибридизации углеродных атомов. Состоит из углеродных фрагментов с тройной –С;С–С;С–, или двойной кумулированной =С=С=С=С= связью. Может быть линейным или образовывать циклические структуры.

Четвертая – лонсдейлит или алмаз гексагональный (самое твердое вещество, на 58% превосходящем по твердости алмаз).

Пятая – аморфный углерод. У нее дальнего порядка.

Шестая – фуллерен – C(60-540 атомов в молекуле). Полностью называется бакминстерфуллерен. Выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Своим названием обязаны дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, применявшего для постройки куполов своих зданий пяти- и шестиугольники, являющиеся основными структурными элементами молекулярных каркасов всех фуллеренов. Внутрь фуллеренов можно вводить различные металлы. Получающиеся материалы демонстрируют свойства от диэлектриков до сверхпроводников! За открытие фуллеренов Х. Крото, Р. Смолли и Р. Керлу в 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии.

Седьмая – графен (англ. Graphene). По научному, это двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp;-гибридизации и соединённых посредством ;- и ;-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку.
Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов) делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.
Основной из существующих в настоящее время способов получения графена основан на механическом отщеплении слоёв графита от пиролитического графита, например, с помощью… скотча. Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура (возврат к веревочно-сургучной науке).

За «передовые опыты с двумерным материалом – графеном» А.К. Гейму и К.С. Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год.
Восьмая – при сворачивании графена в цилиндр получается одностенная нанотрубка. В зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости, нанотрубки могут обладать или металлическими, или полупроводниковыми свойствами.

Как, однако, многолик обычный углерод, не правда ли!