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많은 사람들이 광물에
매료되는 이유 중의 하나는 광물이 다채로운 색을 가지고 있기 때문일 |
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것입니다. 색이
광물의 특징 중 하나이지만 모든 광물이 하나의 색을 가지고 있는 것은 |
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아닙니다. 금은
항상 노란색을 띠지만 수정이나 방해석 같은 광물은 여러 가지 색을 띱니다. |
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광물이 색을 띠는
이유는 그 광물 속에 어떤 색을 내게 하는 원소가 들어 있기 때문입니다. |
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고유의 색을 내는
광물들은 내부에 그 색을 내게 하는 구성 원소를 가지고 있습니다. |
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남동석(azurite
; Cu₃(CO₃)₂(OH)₂)과 공작석(malachite ; Cu₂CO₃(OH)₂)은 원자 |
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구조 내부에 들어
있는 구리(Cu) 때문에 짙은 남색과 녹색을 띱니다. |
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남동석(왼쪽)과
공작석은 구성 원소의 하나인 구리(Cu) 때문에 짙은 남색과 녹색을 띤다.
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| 원자
구조 자체에는 관계없이 불순물이 약간 들어가 조금씩 다른 색을 내는 광물도 많습니다.
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| 예를
들어 순수한 수정(SiO₂)은 색이 없지만, 수정의 일종인 자수정은 소량의 철이 불순물로 |
| 서
들어가 있기 때문에 보라색을 띱니다. 자수정은 불순물인 철의 양에 따라 흐리거나 진한
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| 보라색을
띱니다. |
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| 구리의
2차 화합물은 대개 밝은 청색(가끔은 녹색)을 띱니다. 철은 광물을 암적색이나 갈색으로
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| 보이게
하며, 망간은 광물을 핑크색으로 보이게 합니다. 주석석(cassiterite)이나 징카이트 |
| (zincite
; 홍아연석)는 화학 구조상으로는 색을 띨 수 없지만, 항상 불순물이 들어 있기 때문에 |
| 무색의
것이 발견되는 경우는 거의 없습니다. 우라늄의 2차 광물은 대개 녹황색이나 녹색을 띱 |
| 니다.
가끔 어떤 광물에 다른 광물이 코팅되어 색이 달라지는 경우가 있습니다. 예를 들어 수정 |
| 에
적철석(hematite)이 코팅되어 어두운 색을 띠기도 합니다. |
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우라늄
원광(urinite)과 적철석이 코팅된 수정(오른쪽)
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알루미늄이나 나트륨 그리고 칼륨을 포함하고 있는
광물은 보통 색이 없거나 옅은 색을 띱니 |
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다. 다이아몬드와 흑연 같은 경우처럼 성분의
차이보다는 원자 결합 방식에 따라 색이 달라 |
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지는 광물도 있습니다. 다이아몬드와 흑연은 모두
탄소라는 같은 원소로 이루어져 있지만, |
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둘의 원자 결합이 서로 다르기 때문에 다이아몬드는
무색 투명하지만 흑연은 어두운 회색이 |
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나 검은색을 띱니다. |
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한 광물 속에 다른 광물이 포함되어 있기 때문에
색이 변하는 경우도 있습니다. 공작석을 포 |
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함하고 있는 수정은 녹색을 띱니다. 루틸(rutile ; 금홍석)이
포함되어 있는 수정은 금색을 띱 |
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니다. |
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어떤 환경에서 변색이 되는 광물도 있습니다. 예를 들어 원래 은은
은색을 띠지만 검은색이 |
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나 황색 또는 갈색으로 변색되기도 합니다. 자연동(구리)은 녹색으로
쉽게 변색되며, 황동광 |
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은 원래 황색을 띠지만 여러 가지 색으로 변색되기도 합니다. |
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같은 광물이라도 다양한 색을 띠기도 하며, 다른
광물이라도 같은 색을 띠기도 합니다. 그래서 |
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색만 가지고 광물을 구별하기는 쉽지가 않습니다.
그러나 광물의 구별하는 데 하나의 근거로 |
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이용될 수는 있으며, 더 나아가 남동석이나 울페나이트(wulfenite
; 수연연광), 취동석 |
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(dioptase) 같은 광물들은 색만 보고도
구별할 수 있습니다(물론 결정의 모양과 색을 함께 참 |
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고하면 더욱 정확합니다.). 이런 광물들을 단색
광물이라고 합니다. |
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광물의 색은 햇빛처럼 강한 빛 아래에서 보는 것이
좋습니다. 또한 변색된 부분이나 오염된 부 |
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분보다는 자연색을 보아야
합니다. 어떤 광물은 애매 모호한 색을 띨 수도 있다는 것도 유념해 |
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야 합니다. 사람에 따라
같은 색이라고 생각할 수도 있고 다른 색이라고 생각할 수도 있기 때 |
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문입니다. |
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| 소금의 결정 |
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컵에 따뜻한 물을 반쯤 붓고 소금을 잔뜩
넣어 진한 소금물을 만 |
| 듭니다. 그런 다음 물이 식을 때까지
기다려 봅시다. 한참 동안 |
| 있으면 물이 식으면서 컵의 바닥에 작은
소금 알갱이들이 깔리 |
| 기 시작합니다. 돋보기로 들여다보면 이
소금 알갱이들은 모두 |
| 작은 주사위 같은 정육면체 모양을 하고
있습니다. 보통 물처럼 |
| 보이던 소금물에서 어떻게 일정한 모양의 작은 소금 알갱이
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| 들이 만들어진 것일까요?
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소금은 염소(Cl)와 나트륨(Na)이라는
원소가 모여 만들어진 화합물입니다. 그래서 소금을 염화 |
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나트륨(NaCl)이라고도 합니다.
염소 원자 1개와 나트륨 원자 1개가 모인 것이 소금 분자이며, |
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소금 분자가 수도 없이 모인 덩어리가
우리가 먹기도 하는 소금입니다. |
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소금을 물에 넣으면 소금덩어 |
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| 리가 소금 분자로 잘게 나뉘어 |
| 집니다. 또 일부 소금 분자는 |
| 염소 이온과 나트륨 이온으로 |
| 나뉘어지기도 합니다. 이처럼 |
| 소금 덩어리가 분자나 이온 |
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으로 잘게 나뉘어져 물분자와 섞여있는
상태를 소금이 물에 녹아 있다고 말합니다. |
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소금은 물이 따뜻할수록 그리고 물이
많을수록 많이 녹습니다. 그러므로 소금물의 온도가 낮아 |
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지거나 물이 증발하여 줄어들면 소금이
너무 많기 때문에 물에 녹아 있던 일부 소금이 다시 뭉 |
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쳐 커지기 시작합니다. 그런데 물의
온도가 천천히 낮아지거나 물이 천천히 증발하면 나트륨과 |
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염소 원자들은 규칙적으로 늘어서면서
일정한 모양을 이룹니다. 그 일정한 모양을 결정 |
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(crystal)이라고 하는데, 소금의
결정은 정육면체를 이룹니다. 바닷물이 증발하면서 만들어진 |
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자연 상태의 소금 결정을 암염이라고
합니다. 암염도 광물의 일종입니다. |
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다른 광물들이 만들어지는 과정도
암염과 비슷합니다만, 암염과는 달리 훨씬 높은 고온과 고 |
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압이 필요합니다. |
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땅속 깊은 곳에는 마그마라고 불리는
액체 상태의 물질이 있습니다. 마그마는 800℃∼ |
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1,200℃의 뜨거운 물질로서
녹아 있는 암석이라고 생각하면 좋습니다. 이 마그마에는 산소 |
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(O), 규소(Si), 알루미늄(Al),
철(Fe) 같은 많은 원소들이 녹아 있습니다. 마그마가 지표로 |
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나오거나 지표 근처로 이동하면
온도가 떨어지기 때문에 그 속에 녹아 있던 여러 가지 |
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원소들이 화합물을 이루며 점점
커져갑니다. 마치 물 속에 녹아 있던 소금기가 결정을 |
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이루는 것과 같다고 보면 됩니다.
그 때 마그마에 녹아 있던 원소들의 함량이나 주변 |
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여건 등에 의해 여러 가지 광물
결정들이 만들어집니다. 예를 들어, 규소와 산소 원자가 |
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1:2의 비율을 이루며 만들어진
결정이 수정(석영;SiO2)입니다. 수정은 육각기둥 모양의 |
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결정 구조(crystal structure)를
하고 있습니다. |
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사진에서 보는 광물들은 주로 정육면체나
육각기둥 또는 팔면체 같은 멋진 모양을 하고 |
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있습니다. 커다란 결정의 겉면을
결정면(crystal face)이라고 합니다. 그러나 모든 광물이 |
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결정면을 하고 있는 것은 아닙니다.
결정질(crystalline)의 광물이 만들어질 때 그 주위의 |
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여건이 좋아 그 광물의 성장에
지장을 주지 않으면, 규칙적인 결정면을 가진 광물이 만들어 |
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집니다. 이처럼 겉면이 결정면으로
둘러싸인 광물의 모양을 자형(euhedral)이라고 합니다. |
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부분적으로 결정면에 둘러싸여 있는
광물의 모양은 반자형(subhedral), 결정면이 없는 |
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광물의 모양을 타형(anhedral)이라고
합니다. |
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조그만 사각형을 가로와 세로로
이어나가 봅시다. 작은 사각형을 많이 이어갈수록 큰 사각형이 |
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만들어집니다. 조그만 정삼각형을
이어나가면 커다란 정삼각형이 만들어집니다. 광물의 결정은 |
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이러한 도형 연결하기처럼 성장해나갑니다.
그렇다면 똑같은 모양을 하고 있으면서도 큰 결정이 |
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있고 작은 결정이 있는 이유는
무엇일까요? |
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소금물에 소금 결정 하나가 만들어지면
그 결정 표면에 소금 분자들이 자꾸만 달라붙습니다. |
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그러면서 소금 결정이 점점 커집니다.
그러나 물 속에 녹아 있는 소금이 충분하지 못하면 소금 |
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결정은 더 이상 커지지 못할 것입니다.
또는 물이 갑자기 식거나 증발하면, 소금 분자가 |
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큰 결정의 표면에 달라붙기 전에
독자적인 조그만 결정이 되고 맙니다. |
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다시 말해 광물 결정의 크기는
주변 여건에 따라 정해지는 것입니다. |
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소금을 물에 녹였다가 소금 결정을 만드는 것처 |
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| 럼 실험실에서 고온 고압 상태를 만들어 광물을 |
| 만들 수도 있습니다. 그렇게 하면 불순물이 없는 |
| 고품질의 결정을 얻을 수 있습니다. 또 실험실에 |
| 서는 주변 여건을 마음대로 조절할 수 있기 때문 |
| 에 아주 커다란 결정을 만들 수도 있습니다. 실 |
| 험실에서 만든 광물을 인조 광물이라고 하는데, |
| 작년 초 미국 리버모어 국립 연구소에서는 무게 |
| 약 318kg이나 되는 인조 광물 결정을 만들었습니 |
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다. KDP(potassium dihydrogen phosphate) |
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라는 이 광물의 결정은 실험실의
결정 성장 탱크에서 52일 동안 키운 것이라고 합니다. |
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