에너지 자원공학과 - 광물(鑛物)

에너지 자원공학과 - 광물(鑛物)

1. 광물의 화학성분과 결정구조
2. 광물의 물리적 성질
3. 광물의 광학적 성질
4. 광물의 화학적 성질
5. 지각의 구성 성분
6. 조암 광물
7. 광물의 꽃 : 보석
8. 광물의 이용과 건강

연습문제 풀이

에너지 자원공학과 - 광물(鑛物)
리가 살아가는 일상생활 속에서 정말 중요한 것이 있다. 건물을 만들거나 여러 가지 생활용품 또는 몸을 치장 하는 액세서리 등을 만들 때 없어서는 안 되는 정말로 중요한 것인데 그것이 바로 광물이다. 이처럼 광물은 우리의 삶 전반에 걸쳐서 안 쓰이는 곳이 없을 정도로 광범위하게 퍼져있다. 이와 같이 인류의 삶에 꼭 필요한 광물에 대해 알아보기로 한다.

광물이란?
광물(鑛物)은 지질학적 작용에 의해 형성된 자연 합성물을 말한다.
‘광물’은 물질의 화학적 구성뿐만 아니라 결합 구조를 통하여서도 구분한다. 광물은 순수 원소부터 단순한 소금과 복잡한 규산염과 같은 수많은 형태의 구성을 가진다(유기 합성물은 보통 포함되지 않는다).
　
1. 광물의 화학성분과 결정구조
　광물의 가장 기본에 되는 것은 원소인데 자연에서 한 가지 원소로만 순수하게 이루어진 광물은 거의 없다. 금이 대표적이다. 하지만 여러 가지 원소들의 결합으로 이루어진 광물들이 거의 대부분이다. 소금처럼 원소들이 결합된 형태로 되어있는 것이다. 그러므로 소금은 원소가 아니다. 또 원소는 원자라 불리는 아주 작은 입자들로 이루어져 있다. 원자는 엄청나게 작다. 또 중심에 핵이 있고 그 핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있다.




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2. 광물의 물리적 성질
　광물을 관찰해 보면 크기, 모양, 색깔의 차이가 많은 것을 알 수 있을 것이다. 이것은 광물이 한가지 종류의 원소로 이루어진 것이 아닌 여러 종류의 원소들이 모여 만들어졌고 원소의 종류에 따라 여러 가지의 광물이 만들어진다.
　 광물은 저마다의 고유한 색을 가지고 있는데 생성환경에 따라서 불순물이 들어가서 색이 다르게 보일수도 있다. 전이원소(Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)가 광물의 주 구성 성분 또는 불순물의 형태로 포함되어 있을 때, 빛이 흡수되지 않고 통과 또는 반사하는 잔류 광선에 의해 색이 결정된다.
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또 광물의 색이 비슷해서 각각의 광물을 알고 싶을때는 조흔색이라는 것을 이용한다. 조흔색이란 광물을 조흔판에 긁었을 때 나타나는 광물의 가루색을 말한다. 이것의 예로는 흑운모 : 흰색, 자철석 : 검은색 적철석 : 붉은색, 금 : 노란색, 황동석 : 녹흑색(어두운녹색), 황철석 : 검은색을 나타내므로 색이 비슷할 때 긁어서 조흔색을 보면 효율적으로 알아볼 수 있다. 또 곁보기가 달라 보여도 동일한 광물은 같은 조흔색을 보인다.
광물의 결정이 힘을 받아 부서질 때 일정한 방향성도 없고, 떨어져 나간 면이 평탄치 않은 것을 깨짐 이라하고 부서질 때 일정한 방향으로 틈이 생겨서 평탄한 면으로 갈라지는 현상을 쪼개짐이라 한다. 쪼개짐은 그 방향의 결합력이 약하기 때문에 나타나는 현상이다.
광물의 단단한 정도를 굳기라고 하는데 서로 다른 두 광물을 서로 긁으면 긁힌 쪽의 굳기가 낮다고 볼 수 있다. 이러한 현상들을 독일의 광물학자 모스(Mohs)는 비교적 흔한 광물 10종을 선택하여 지시 광물로 정하고, 굳기에 따라 10개의 등급으로 나누었는데 이것을 모스경도계라고 한다. 아래의 지시 광물의 굳기가 나와 있는데 숫자가 높을수록 굳기가 센 것이다.
또 광물에는 여러 가지 광택이 나오게 되는데 이러한 광택은 광물표면에서 반사되는 빛의 강도와 질에 따라 우리가 느끼는 감각이다. 광택은 크게 금속 광택과 비금속 광택으로 나뉜다.
광물은 각각 단위 체적의 무게가 다르다. 그 이유는 광물마다 비중이 다르기 때문이다. 일반적으로 비중과 밀도의 값은 일치한다. 비중을 측정할 때는 아르키메데스의 원리를 이용하는데, 먼저 공기중에서 광물 무게를 측정하고(W), 물 속에 넣은 후 무게를 측정하여(A) 다음 식을 이용해 계산하면 된다.
비중=(W-A)/W
보통 광물의 비중은 2~4이고, 금속 광물은 대개 4 이상이다. 비중이 2 이하인 광물은 거의
없다.
3. 광물의 광학적 성질
광물의 복굴절 현상을 이용하여 만든 편광현미경으로는 광물의 형태와 크기, 배열상태(조직), 쪼개짐의 수, 다색성, 간섭색 및 소광현상 등과 같은 특징을 관찰하여 암석이나

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