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1. 광물이란?
광물은 자연적으로 생성되는 무기물 (생명력이 없는 물질)입니다.
오랜 세월에 거쳐 4000여 종의 광물이 발견되었지만, 그나마 볼 수 있는 것은 100 종류 정도입니다.
광물은 우리가 상상하는 이상으로 여러 가지 형태와 방법으로 우리의 삶에 연관되어 있습니다.
암석의 대부분을 구성하고 있고, 전자나 의료기기, 건축물, 많은 도구들, 보석, 철제 가구,
심지어 우리 몸속에서도 찾아볼 수 있습니다.
우리가 상상하는 것 이상으로 다양한 형태와 방법으로 우리의 삶에 연관되어 있는
이러한 광물에 대해 알아보겠습니다.
2. 광물의 조건
광물은 다음과 같은 조건이 만족되어야합니다.
1) 자연적 생성
자연적으로 발생해야 하며, 생물에 의해 만들어진 것은 광물이 아닙니다.
공장이나 실험실, 또는 유기적 (생명력이 있는 것) 활동에 의해 만들어진 것은 광물이라고 말하지 않습니다.
땅 속에서 캘 수 있거나, 돌에서 나온 것이라야 광물이라고 할 수 있습니다.
2) 고체
고체여야 합니다.
흔한 예로, 물은 액체이므로 광물이 될 수 없지만, 추운 날 지붕에 얼어 있는 고드름은 고체이므로 광물이 됩니다.
소금물은 광물이 될 수 없지만, 물이 증발해 소금만 남게 되면 광물이 됩니다.
수은만 예외로 액체임에도 불구하고 유일하게 광물로 인정됩니다.
3) 무기물
생명력이 있는 유기물의 활동에 의해 생긴 것은 아무리 고체라고 하더라고 광물이라고 하지 않습니다.
진주는 고체이지만, 생물인 조개에 의해 만들어진 것이라 광물로 취급되지 않습니다.
석탄은 오랜 시간동안 식물이 열을 받으며 생성된 것이기에 광물이 아닙니다.
호박 또한 나무의 수액이 굳어져 만들어진 것으므로 광물이 아닙니다.
진주, 석탄, 호박 세 가지 모두 고체이긴 하나, 생물의 작용으로 만들어진 것이므로 광물이 될 수 없는 것입니다.
4) 결정
각각 독특한 결정(특별한 모양의 고체)을 가지고 있습니다.
광물을 이루고 있는 원자(물질을 이루고 있는 가장 작고 단단한 알갱이)가 서로 달라붙어,
규칙적인 모양을 이루는 것을 결정이라고 합니다.
이 결정이 있어야만 광물입니다.
결정은 아래에서 더 다루도록 하겠습니다.
3. 조흔색
광물은 다양한 색을 가지고 있어, 색깔로 광물을 구분할 수 있습니다.
광물의 색깔을 구별하는 방법은, 조흔판에 긁어서 나타나는 조흔색을 알아보는 것입니다.
'조흔판'이란 점토를 낮은 온도에서 구운 도자기판을 말하는데,
겉으로 볼 때 광물의 색깔이 같아 보여도,
조흔판에 긁어보면 각 광물 가루 고유의 색깔이 나타납니다.
예를 들어, 황금과 황철석은 겉으로 볼 땐, 둘 다 금색으로 보입니다.
하지만 조흔판에 긁어보면 금은 금색이지만, 황철석은 검은색으로 나타납니다.
그래서 황철석을 '바보들의 금(Fool's Gold)' 이라고도 부릅니다.
적철석은 여러 가지 색을 띠지만, 조흔색은 항상 붉은색입니다.
4. 굳기
광물은 단단한 정도가 서로 다릅니다.
손톱만으로도 긁히는 석고처럼 부드러운 것이 있는 반면에, 철로도 긁히지 않는 석영도 있습니다.
두 종류의 광물을 서로 긁었을 때, 어느 쪽에 흠집이 났는지를 보면, 어느 것이 더 단단한 것인지 알 수 있습니다.
광물의 굳기를 표시하기 위해서는, 모스 굳기계를 사용합니다.
1812년 독일의 광물학자 프레드릭 모스가 표준 광물 열 종류를 선택해서 굳기에 따라,
가장 무른 것은 1, 가장 단단한 것은 10으로 하여, 각 대표 광물의 순위를 매겼습니다.
이것은 지금도 유용하게 사용되고 있습니다.
모스 굳기계의 순서는
1-활석, 2-석고, 3-방해석, 4-형석, 5-인회석,
6-정장석, 7-석영, 8-황옥, 9-강옥, 10-다이아몬드 입니다.
5. 결정
몇 가지 원자들이 일정한 패턴에 따라 쌓이면서 만들어지는 특이한 구조를 '결정'이라고 합니다.
결정이 만들어지기 위해서는 환경적인 조건이 잘 맞아야 하는데,
결정이 만들어지다가도 온도나 습도 등이 변하면 잘 자라지 못하기도 하고,
환경조건이 잘 맞으면 풍부하게 자라기도 합니다.
신기한 것은 같은 종류의 원자로 이루어져 있다고 하더라도,
결정의 구조가 다르면 전혀 다른 광물이 된다는 것입니다.
흔한 예로 탄소 원자로만 이루어져 있는 광물인 다이아몬드와 흑연은 자주 비교가 되곤 합니다.
다이아몬드는 결합이 강하기 때문에 모스 굳기계의 최상단에 위치한 굳기 10의 단단한 보석이 되고,
화학적 성분은 다이아몬드와 같지만 흑연은 결합이 약하기 때문에 무릅니다.
하지만 높은 열을 가하면 다이아몬드가 될 수 있다는 것은 아주 흥미로운 사실입니다.