구성 원소가 내는 색
많은 사람들이 광물에 매료되는 이유 중의 하나는 광물이 다채로운 색을 가지고 있기 때문일
것입니다. 색이 광물의 특징 중 하나이지만 모든 광물이 하나의 색을 가지고 있는 것은
아닙니다. 금은 항상 노란색을 띠지만 수정이나 방해석 같은 광물은 여러 가지 색을 띱니다.
광물이 색을 띠는 이유는 그 광물 속에 어떤 색을 내게 하는 원소가 들어 있기 때문입니다.
  고유의 색을 내는 광물들은 내부에 그 색을 내게 하는 구성 원소를 가지고 있습니다.
  남동석(azurite ; Cu₃(CO₃)₂(OH)₂)과 공작석(malachite ; Cu₂CO₃(OH)₂)은 원자
구조 내부에 들어 있는 구리(Cu) 때문에 짙은 남색과 녹색을 띱니다.
 
  남동석(왼쪽)과 공작석은 구성 원소의 하나인 구리(Cu) 때문에 짙은 남색과 녹색을 띤다.

  불순물이 내는 색
 
원자 구조 자체에는 관계없이 불순물이 약간 들어가 조금씩 다른 색을 내는 광물도 많습니다.
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
보라색을 띱니다.
구리의 2차 화합물은 대개 밝은 청색(가끔은 녹색)을 띱니다. 철은 광물을 암적색이나 갈색으로
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.

 

우라늄 원광(urinite)과 적철석이 코팅된 수정(오른쪽)
색을 내는 기타 원인
알루미늄이나 나트륨 그리고 칼륨을 포함하고 있는 광물은 보통 색이 없거나 옅은 색을 띱니
다. 다이아몬드와 흑연 같은 경우처럼 성분의 차이보다는 원자 결합 방식에 따라 색이 달라
 
지는 광물도 있습니다. 다이아몬드와 흑연은 모두 탄소라는 같은 원소로 이루어져 있지만,

 

둘의 원자 결합이 서로 다르기 때문에 다이아몬드는 무색 투명하지만 흑연은 어두운 회색이

 

나 검은색을 띱니다.
 
한 광물 속에 다른 광물이 포함되어 있기 때문에 색이 변하는 경우도 있습니다. 공작석을 포
함하고 있는 수정은 녹색을 띱니다. 루틸(rutile ; 금홍석)이 포함되어 있는 수정은 금색을 띱
니다.
 
어떤 환경에서 변색이 되는 광물도 있습니다. 예를 들어 원래 은은 은색을 띠지만 검은색이
나 황색 또는 갈색으로 변색되기도 합니다. 자연동(구리)은 녹색으로 쉽게 변색되며, 황동광
  은 원래 황색을 띠지만 여러 가지 색으로 변색되기도 합니다.
 
   

색에 의한 광물의 구별

같은 광물이라도 다양한 색을 띠기도 하며, 다른 광물이라도 같은 색을 띠기도 합니다. 그래서
  색만 가지고 광물을 구별하기는 쉽지가 않습니다. 그러나 광물의 구별하는 데 하나의 근거로
  이용될 수는 있으며, 더 나아가 남동석이나 울페나이트(wulfenite ; 수연연광), 취동석
  (dioptase) 같은 광물들은 색만 보고도 구별할 수 있습니다(물론 결정의 모양과 색을 함께 참
  고하면 더욱 정확합니다.). 이런 광물들을 단색 광물이라고 합니다.
    광물의 색은 햇빛처럼 강한 빛 아래에서 보는 것이 좋습니다. 또한 변색된 부분이나 오염된 부
  분보다는 자연색을 보아야 합니다. 어떤 광물은 애매 모호한 색을 띨 수도 있다는 것도 유념해
  야 합니다. 사람에 따라 같은 색이라고 생각할 수도 있고 다른 색이라고 생각할 수도 있기 때
 
  문입니다.

 

 

 

 

소금의 결정
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
들이 만들어진 것일까요?
소금은 염소(Cl)와 나트륨(Na)이라는 원소가 모여 만들어진 화합물입니다. 그래서 소금을 염화
  나트륨(NaCl)이라고도 합니다. 염소 원자 1개와 나트륨 원자 1개가 모인 것이 소금 분자이며,
  소금 분자가 수도 없이 모인 덩어리가 우리가 먹기도 하는 소금입니다.
  소금을 물에 넣으면 소금덩어
리가 소금 분자로 잘게 나뉘어
집니다. 또 일부 소금 분자는
염소 이온과 나트륨 이온으로
나뉘어지기도 합니다. 이처럼
소금 덩어리가 분자나 이온
  으로 잘게 나뉘어져 물분자와 섞여있는 상태를 소금이 물에 녹아 있다고 말합니다.
  소금은 물이 따뜻할수록 그리고 물이 많을수록 많이 녹습니다. 그러므로 소금물의 온도가 낮아
  지거나 물이 증발하여 줄어들면 소금이 너무 많기 때문에 물에 녹아 있던 일부 소금이 다시 뭉
  쳐 커지기 시작합니다. 그런데 물의 온도가 천천히 낮아지거나 물이 천천히 증발하면 나트륨과
  염소 원자들은 규칙적으로 늘어서면서 일정한 모양을 이룹니다. 그 일정한 모양을 결정
  (crystal)이라고 하는데, 소금의 결정은 정육면체를 이룹니다. 바닷물이 증발하면서 만들어진
  자연 상태의 소금 결정을 암염이라고 합니다. 암염도 광물의 일종입니다.
 
광물은 어떻게 만들어지나?
다른 광물들이 만들어지는 과정도 암염과 비슷합니다만, 암염과는 달리 훨씬 높은 고온과 고
  압이 필요합니다.
 
  땅속 깊은 곳에는 마그마라고 불리는 액체 상태의 물질이 있습니다. 마그마는 800℃∼

 

  1,200℃의 뜨거운 물질로서 녹아 있는 암석이라고 생각하면 좋습니다. 이 마그마에는 산소

 

  (O), 규소(Si), 알루미늄(Al), 철(Fe) 같은 많은 원소들이 녹아 있습니다. 마그마가 지표로
나오거나 지표 근처로 이동하면 온도가 떨어지기 때문에 그 속에 녹아 있던 여러 가지
원소들이 화합물을 이루며 점점 커져갑니다. 마치 물 속에 녹아 있던 소금기가 결정을
이루는 것과 같다고 보면 됩니다. 그 때 마그마에 녹아 있던 원소들의 함량이나 주변
여건 등에 의해 여러 가지 광물 결정들이 만들어집니다. 예를 들어, 규소와 산소 원자가
1:2의 비율을 이루며 만들어진 결정이 수정(석영;SiO2)입니다. 수정은 육각기둥 모양의
결정 구조(crystal structure)를 하고 있습니다.
사진에서 보는 광물들은 주로 정육면체나 육각기둥 또는 팔면체 같은 멋진 모양을 하고
있습니다. 커다란 결정의 겉면을 결정면(crystal face)이라고 합니다. 그러나 모든 광물이
결정면을 하고 있는 것은 아닙니다. 결정질(crystalline)의 광물이 만들어질 때 그 주위의
여건이 좋아 그 광물의 성장에 지장을 주지 않으면, 규칙적인 결정면을 가진 광물이 만들어
집니다. 이처럼 겉면이 결정면으로 둘러싸인 광물의 모양을 자형(euhedral)이라고 합니다.
부분적으로 결정면에 둘러싸여 있는 광물의 모양은 반자형(subhedral), 결정면이 없는
광물의 모양을 타형(anhedral)이라고 합니다.
큰 결정 작은 결정
  조그만 사각형을 가로와 세로로 이어나가 봅시다. 작은 사각형을 많이 이어갈수록 큰 사각형이
  만들어집니다. 조그만 정삼각형을 이어나가면 커다란 정삼각형이 만들어집니다. 광물의 결정은
  이러한 도형 연결하기처럼 성장해나갑니다. 그렇다면 똑같은 모양을 하고 있으면서도 큰 결정이
  있고 작은 결정이 있는 이유는 무엇일까요?
  소금물에 소금 결정 하나가 만들어지면 그 결정 표면에 소금 분자들이 자꾸만 달라붙습니다.
    그러면서 소금 결정이 점점 커집니다. 그러나 물 속에 녹아 있는 소금이 충분하지 못하면 소금
  결정은 더 이상 커지지 못할 것입니다. 또는 물이 갑자기 식거나 증발하면, 소금 분자가
    큰 결정의 표면에 달라붙기 전에 독자적인 조그만 결정이 되고 맙니다.
 
다시 말해 광물 결정의 크기는 주변 여건에 따라 정해지는 것입니다.
    소금을 물에 녹였다가 소금 결정을 만드는 것처
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
    다. KDP(potassium dihydrogen phosphate)  
    라는 이 광물의 결정은 실험실의 결정 성장 탱크에서 52일 동안 키운 것이라고 합니다.