규산염 사면체#
규산염 광물의 기본 구조 단위는 규소(Si) 원자 1개와 산소(O) 원자 4개가 결합한 규산염 사면체이다.
규산염 사면체는 중심에 규소 원자 1개가 위치하고, 그 주위에 산소 원자 4개가 정사면체 형태로 배열된 구조이다.
규산염 사면체의 화학식은 다음과 같다.
규산염 사면체는 산소 원자를 공유하는 방식에 따라 독립상 구조, 단사슬 구조, 복사슬 구조, 판상 구조, 망상 구조로 구분된다.
규산염 사면체의 결합 구조#
| 구분 | 독립상 구조 | 단사슬 구조 | 복사슬 구조 | 판상 구조 | 망상 구조 |
|---|---|---|---|---|---|
| Si:O 비율 | 1:4 | 1:3 | 4:11 | 2:5 | 1:2 |
| 대표 광물 | 감람석 | 휘석 | 각섬석 | 흑운모 | 석영 |
| 쪼개짐·깨짐 | 깨짐 | 2방향 쪼개짐 | 2방향 쪼개짐 | 1방향 쪼개짐 | 깨짐 |
| 결합력 차이 | 특정 방향으로 약한 면이 뚜렷하지 않음 | 사슬 내부 결합이 강하고 사슬 사이 결합이 약함 | 복사슬 내부 결합이 강하고 복사슬 사이 결합이 약함 | 판 내부 결합이 강하고 판 사이 결합이 약함 | 3차원으로 강하게 연결되어 특정 방향의 약한 면이 뚜렷하지 않음 |
독립상 구조#
규산염 사면체들이 산소 원자를 서로 공유하지 않고 독립적으로 존재하는 구조이다.
- Si:O 비율은 1:4이다.
- 대표 광물은 감람석이다.
- 특정 방향으로 잘 쪼개지는 성질이 뚜렷하지 않아 주로 깨짐이 나타난다.
단사슬 구조#
규산염 사면체들이 각각 산소 원자 2개를 이웃한 사면체와 공유하여 한 줄의 사슬 형태로 연결된 구조이다.
- Si:O 비율은 1:3이다.
- 대표 광물은 휘석이다.
- 사슬 내부의 결합은 강하고 사슬 사이의 결합은 상대적으로 약하다.
- 서로 거의 직각을 이루는 2방향의 쪼개짐이 나타난다.
복사슬 구조#
두 개의 단사슬이 산소 원자를 추가로 공유하여 연결된 구조이다.
- Si:O 비율은 4:11이다.
- 대표 광물은 각섬석이다.
- 복사슬 내부의 결합은 강하고 복사슬 사이의 결합은 상대적으로 약하다.
- 약 56°와 124°의 각도를 이루는 2방향의 쪼개짐이 나타난다.
판상 구조#
규산염 사면체들이 산소 원자 3개를 이웃한 사면체와 공유하여 넓은 판 모양으로 연결된 구조이다.
- Si:O 비율은 2:5이다.
- 대표 광물은 흑운모이다.
- 판 내부의 결합은 강하고 판 사이의 결합은 약하다.
- 1방향으로 쪼개짐이 잘 나타난다.
망상 구조#
규산염 사면체들이 산소 원자 4개를 모두 이웃한 사면체와 공유하여 3차원적으로 연결된 구조이다.
- Si:O 비율은 1:2이다.
- 대표 광물은 석영이다.
- 3차원적으로 강하게 연결되어 있다.
- 특정 방향으로 쪼개지기보다 깨짐이 나타난다.
광물의 물리적 성질#
광물은 결정형, 색, 조흔색, 광택, 쪼개짐과 깨짐, 굳기 등의 물리적 성질을 이용하여 구별할 수 있다.
결정형#
결정형은 광물이 일정한 결정 구조에 따라 성장하면서 나타나는 기하학적인 외형이다.
광물은 구성 원자의 배열에 따라 고유한 결정 구조를 가진다.
같은 종류의 광물이라도 성장 환경에 따라 외부의 결정형이 다르게 나타날 수 있다.
색과 조흔색#
색은 광물의 겉보기 색을 의미한다.
규산염 광물은 일반적으로 유색 광물과 무색 광물로 구분할 수 있다.
- 유색 광물: 감람석, 휘석, 각섬석, 흑운모 등
- 무색 광물: 석영, 정장석, 사장석, 백운모 등
조흔색은 광물을 조흔판에 문질렀을 때 나타나는 광물 가루의 색이다.
광물의 겉보기 색은 불순물 등의 영향을 받아 달라질 수 있지만, 조흔색은 광물을 구별하는 데 도움이 된다.
광택#
광택은 광물의 표면에서 빛이 반사될 때 나타나는 성질이다.
- 금속광택: 금속 표면처럼 빛을 반사하는 성질이다.
- 유리광택: 유리 표면처럼 빛을 반사하는 성질이다.
쪼개짐과 깨짐#
쪼개짐은 광물이 일정한 방향으로 잘 갈라지는 성질이다.
광물 내부에서 원자 사이의 결합력이 상대적으로 약한 방향을 따라 쪼개짐이 나타난다.
- 휘석: 2방향 쪼개짐
- 각섬석: 2방향 쪼개짐
- 흑운모: 1방향 쪼개짐
깨짐은 광물이 일정한 방향성 없이 불규칙하게 부서지는 성질이다.
- 감람석: 깨짐
- 석영: 깨짐
석영에서는 조개껍데기와 비슷한 모양의 패각상 깨짐이 나타날 수 있다.
굳기#
굳기는 광물이 다른 물체에 의해 긁히는 것에 저항하는 정도이다.
광물의 굳기는 모스 굳기계를 이용하여 비교할 수 있다.
모스 굳기#
모스 굳기는 광물의 상대적인 굳기를 1부터 10까지의 값으로 나타낸 것이다.
- 모스 굳기가 클수록 긁힘에 대한 저항이 크다.
- 모스 굳기가 큰 광물은 작은 광물의 표면을 긁을 수 있다.
- 활석은 모스 굳기 1로 가장 무르다.
- 금강석은 모스 굳기 10으로 가장 단단하다.
- 모스 굳기는 상대적인 척도이므로 굳기 10인 광물이 굳기 5인 광물보다 정확히 2배 단단하다는 의미는 아니다.