thumb|300px|Macrofotografía de la punta de un lápiz. thumb|Lápices de colores hechos con madera. thumb|100px|Lápices de distintos tipos. El lápiz es un utensilio de escritura o de dibujo consistente en una mina o barrita de pigmento (generalmente de grafito y una grasa o arcilla especial). El lápiz también puede ser pigmento coloreado de carbón de leña y encapsulado generalmente en un cilindro de madera fina, aunque también en envolturas plásticas, de papel y metal.
Un lápiz que tenga una mina hecha con más arcilla mezclada con el grafito es un lápiz más resistente. Se diferencian, por una parte, con las letras H (del inglés hard = duro) y B (del inglés black = negro) y, por otra parte, con un número de 1 a 4, siendo el número 4 el más duro. También puede haber combinaciones de las letras: HH, por ejemplo, se refiere a una mina muy dura.Ritter, Steve (en inglés). «Pencils & Pencil Lead.» October 15, 2001. Volume 79, Number 42CENEAR 79 42 p. 35. ISSN 0009-2347. Chemical & Engineering News. Consultado el 9 de enero de 2016.
Los lápices modernos se fabrican industrialmente mezclando el polvo de grafito y arcilla molidos finamente, agregando agua, formando minas largas que se cuecen en un horno (compartimientos térmicamente aislados). Las minas resultantes se sumergen en aceite o cera fundida, que se filtra en los agujeros minúsculos del material, dando por resultado una escritura más lisa. Un tablón de madera con varios surcos paralelos largos que se corta para formar un listón, y las tiras de grafito y arcilla se insertan en los surcos. Otro tablón acanalado se pega encima, de manera que el ensamble final es cortar todo en lápices individuales, que luego se barnizan o se pintan.
Descubrimiento del depósito de grafito thumb|Piedra de grafito. En 1564 se descubrió un depósito enorme de grafito en Seathwaite Fell, cerca de Borrowdale, Cumbria, en Inglaterra. Los lugareños descubrieron que era muy útil para marcar ovejas. Este depósito particular de grafito era extremadamente puro y sólido, y podría ser fácilmente aserrado en barritas. Este fue y sigue siendo el único depósito a gran escala de grafito encontrado en esta forma sólida. La química como ciencia estaba en su infancia y los químicos de la época consideraron, equivocadamente, que esa sustancia era probablemente una forma de plomo; por lo tanto, el grafito recibió el nombre de plumbago (relacionado con plumbum, «plomo» en latín). Incluso en la actualidad la mina de un lápiz se denomina lead (plomo) en inglés, a pesar de que no contiene plomo. En realidad, el grafito de una mina de lápiz no es venenoso; el grafito es inofensivo si se llega a consumir.Graphite – Identificación, toxicidad, uso, potencial de contaminación del agua, toxicidad ecológica e información reguladora.
El valor del grafito pronto pasó a ser enorme, principalmente porque podría ser utilizado para revestir los moldes para las bolas de cañón, y el control de las minas fue asumido y resguardado por la Corona británica.
El grafito, al ser blando, requiere un tipo de funda o cubierta. Las minas de grafito, al principio, se envolvían en cordeles o en cuero de oveja para darles estabilidad. La fama de la utilidad de estos primeros lápices se extendió, atrayendo la atención de artistas por todo el “mundo conocido”.
Aunque se encontraron depósitos de grafito en otras partes del mundo, no poseían la misma pureza y calidad que los de Borrowdale, y el grafito tuvo que ser reducido a polvo para eliminar impurezas. Inglaterra continuó disfrutando de un monopolio en la producción de lápices hasta que se encontró un método de reconstituir el polvo del grafito. Los característicos lápices cuadrados ingleses continúan haciéndose con barritas cortadas de grafito natural desde 1860. Hoy, la ciudad de Keswick, cercana a la zona del hallazgo original del bloque de grafito, tiene un museo del lápiz.
La primera tentativa de fabricar las minas con grafito pulverizado se llevó a cabo en Núremberg, Alemania, en el año de 1662. Se utilizó una mezcla de grafito, azufre y antimonio.
Incorporación de la cubierta de madera thumb|left|Cubierta del lápiz: la secuencia superior muestra el antiguo método, que requería que los pedazos de grafito fueran cortados a medida. La secuencia inferior es el método contemporáneo, usando tiras de grafito y arcilla. Fueron los italianos los primeros en idear una sujeción de madera. Alrededor de 1760, la pareja Simonio y Lyndiana Bernacotti fueron los primeros en crear lo que probablemente fue el diseño para el moderno lápiz de carpintero con cuerpo de madera; sin embargo, su versión era chata, ovalada, un tipo de lápiz muy compacto. Al principio perforaban un cilindro de madera de enebro para luego insertar la mina de grafito. Poco después crearon una técnica mejorada: preparaban dos medio cilindros de madera, colocaban entre ellos la mina de grafito y luego pegaban las dos mitades. Esencialmente, el mismo método sigue vigente hoy día.
Los lápices ingleses y alemanes no estaban al alcance de los franceses durante las guerras napoleónicas. El interés de un oficial del ejército de Napoleón cambió esta situación de dependencia. En 1795, Nicolas-Jacques Conté inventó un método para endurecer el grafito pulverizado mezclándolo con agua y arcilla y horneándolas convenientemente. Variando la proporción de grafito/arcilla se obtenían diferentes durezas de la mina. Este método de fabricación, que había sido descubierto anteriormente por el austriaco Josef Hardtmuth de Koh-I-Noor en 1790, se sigue empleando hoy.
Los colonos estadounidenses importaron los lápices de Europa hasta después de la guerra de Independencia de los Estados Unidos. Benjamin Franklin hizo la publicidad de los lápices para la venta en su gaceta de Pensilvania en 1729 y George Washington utilizó un lápiz de tres pulgadas cuando exploró el territorio de Ohio en 1762. Se dice que William Munroe, ebanista en Concord, Massachusetts, hizo los primeros lápices de madera estadounidenses en 1812. Esta no era la única fábrica de lápices en Concord. Según Henry Petroski, el filósofo transcendentalista Henry David Thoreau descubrió cómo hacer un buen lápiz a raíz de grafito de baja calidad usando la arcilla como cubierta; esta invención fue incitada por la fábrica de lápices de su padre en Concord, que empleó el grafito encontrado en Nuevo Hampshire en 1821 por Charles Dunbar.
El método de fabricación de lápices de Munroe era cuidadosamente lento, y en la ciudad vecina de Acton, el dueño de un molino de lápices llamado Ebenezer Wood decidió automatizar este proceso en su propio molino de lápices situado en el arroyo de Nashoba, a lo largo del viejo camino de Davis. Para ello utilizó la primera sierra circular en la producción de lápices y construyó las primeras cubiertas de lápiz hexagonales y octogonales que tenemos hoy. Ebenezer no patentó su invención y compartía sus técnicas con quien le preguntara. Uno de esos fue Eberhard Faber, de Nueva York, que se convirtió en el líder de la producción de lápices.
Joseph Dixon, inventor y empresario implicado en la cantera de granito de Tantiusques en Sturbridge, Massachusetts, desarrolló un método para producir lápices masivamente. Antes de 1870, la Joseph Dixon Crucible Company ya era el distribuidor autorizado y consumidor de grafito más grande del mundo, que más adelante se convertiría en Dixon Ticonderoga, la compañía contemporánea proveedora de lápices y elementos artísticos.
Borrador incluido thumb|Dibujo del lápiz con borrador en su extremo, de su solicitud de patente. El 30 de marzo de 1850, Hymen Lipman recibió la primera patente por pegar un borrador al extremo de un lápiz. En 1862, Lipman vendió su patente a Joseph Reckendorfer por 100 000 dólares, que fueron destinados a demandar al fabricante del lápiz Faber por infracción.Petroski, Henry (1990). The Pencil: A History of Design and Circumstance. New York: Alfred A. Knopf. ISBN 0-394-57422-2; ISBN 0-679-73415-5, page 171. En 1875 el Tribunal Supremo de los Estados Unidos dictaminó contra Reckendorfer declarando la patente como inválida.Reckendorfer v. Faber 92 U.S. 347 (1875).
Graduación y clasificación thumb|Representación circular de los valores del lápiz según su dureza (9H-9B). thumb|Dos lápices HB. Uno de graduación n.º 2, y otro n.º 2 ½. Muchos lápices en el mundo, y casi todos en Europa, se clasifican con el sistema europeo que usa una graduación continua descrita por H (para la dureza; del inglés Hard = ‘duro’) y B (para el grado de oscuridad; del inglés Black = ‘negro’), así como F (para el grado de finura; del inglés Fine = ‘fino’). El lápiz estándar para escritura es el HB. Según Petroski, este sistema se habría desarrollado a principios del siglo XX por Brookman, fabricante inglés de lápices. Utilizó la "B" para el negro y la "H" para la dureza; el grado de un lápiz se describió por una secuencia de H sucesivas y B sucesivas, tal como BB o BBB para minas cada vez más suaves, y HH o HHH para minas cada vez más duras.Petroski 1990, page 157.
Hoy en día, el sistema de clasificación de lápices se extiende desde muy duro con trazo fino y claro, hasta blando de trazo grueso y oscuro, abarcando desde el más duro al más blando, como se ve en la siguiente tabla:
Tipo de lápiz Grafito Arcilla Cera 9H 41% 53% 5% 8H 44% 50% 5% 7H 47% 47% 5% 6H 50% 45% 5% 5H 52% 42% 5% 4H 55% 39% 5% 3H 58% 36% 5% 2H 60% 34% 5% H 63% 31% 5% F 66% 28% 5% HB 68% 26% 5% B 71% 23% 5% 2B 74% 20% 5% 3B 76% 18% 5% 4B 79% 15% 5% 5B 82% 12% 5% 6B 84% 10% 5% 7B 87% 7% 5%
9H 8H 7H 6H 5H 4H 3H 2H H F HB B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8B 9BDuro→ Medio→Blando
Koh-I-noor ofrece veinte graduaciones de 10H a 8B para sus 1500 series; Derwent produce veinte graduaciones de 9H a 9B para sus lápices gráficos y Staedtler produce diecinueve de 9H a 8B para sus lápices de Mars Lumograph. El mercado principal para tan amplia gama de grados es el de los artistas, que están interesados en crear una gama completa de tonos de gris claro a negro. Los ingenieros prefieren lápices más duros que permitan un mayor control de la forma de la mina. Esto se refleja en la manera en que se empaquetan los lápices. Por ejemplo, para sus lápices gráficos, Derwent ofrece tres paquetes de 12 lápices cada uno: Técnico (graduación dura de 9H a B), para bosquejos (graduación suave de H a 9B), y de diseño (con graduación media de 4H a 6B).
Los lápices clasificados mediante este sistema se utilizan para medir la «dureza» y la «resistencia» de barnices y de pinturas. La resistencia de una capa de barniz o pintura (también conocida como la «dureza del lápiz») se determina como el grado del lápiz más duro que no marca la capa, cuando este es presionado firmemente contra la capa a un ángulo de 45°.Este método de prueba constituye el estándar ISO 15184:1998 Pinturas y barnices -- Determinación de la dureza de la capa por medio de pruebas http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_tc_browse.htm?commid=47996. Véase para una descripción de la prueba. Desafortunadamente, la dureza de los lápices no es estandarizada. Por esta razón, el estándar especifica varias marcas de lápices que son usadas en esta prueba.Simmons, Mac, "Prueba de dureza del lápiz", Woodwork, abril de 2000, p. 76, Disponible en http://www.pencilpages.com/articles/simmons.htm, retrieved Sept. 13, 2007.
Otro método común utiliza una escala numérica para señalar la graduación de un lápiz. Fue creado por Conté y adoptado inicialmente en Estados Unidos por Thoreau durante el . La tabla siguiente muestra las equivalencias aproximadas entre los dos sistemas:
Tonalidad EE.UU. Mundial #1 = B #2 = HB #2½ * = F #3 = H #4 = 2H
*También visto como 2-4/8, 2.5, 2-5/10. Aunque estén aceptados extensamente, no todos los fabricantes lo utilizan; por ejemplo, Faber-Castell utiliza una tabla diferente de equivalencias en sus lápices Grip 2001: 1=2B, 2=B, 2 1/2=HB, 3=H, 4=2H.