광물

광물(鑛物, Mineral)은 지구를 구성하는 기본적인 요소 중 하나로, 일정한 화학 조성과 결정 구조를 가지는 무기질의 고체 물질을 의미한다. 자연적으로 생성되며, 대체로 균질한 물리적, 화학적 성질을 보인다.

정의 및 특징

광물은 다음과 같은 특징을 가진다:

• 자연 발생: 인위적으로 합성된 물질은 광물로 분류하지 않는다.
• 무기질: 생물체의 유기적인 작용으로 생성된 물질 (예: 석탄, 진주)은 일반적으로 광물로 보지 않는다. 예외적으로, 생물체의 작용으로 생성되었지만 일정한 화학 조성과 결정 구조를 가지는 물질 (예: 갑각류 껍데기 성분의 능주석)은 광물로 인정되기도 한다.
• 고체: 액체나 기체 상태의 물질은 광물로 분류하지 않는다. (단, 극히 낮은 온도에서 고체 상태로 존재하는 얼음은 광물로 인정된다.)
• 일정한 화학 조성: 특정한 화학식 또는 화학식 범위 내에서 원소들의 결합 비율이 일정하다.
• 결정 구조: 원자들이 규칙적으로 배열되어 특정한 내부 구조를 가진다. 비정질 (amorphous) 물질은 광물로 분류하지 않는다.

분류

광물은 화학 조성에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 주요 분류는 다음과 같다.

• 규산염 광물 (Silicate Minerals): 지구 지각의 대부분을 차지하며, 사면체 구조의 [SiO₄]를 기본 단위로 한다. 석영, 장석, 휘석, 각섬석, 운모 등이 대표적이다.
• 탄산염 광물 (Carbonate Minerals): 탄산 이온 (CO₃²⁻)을 포함하는 광물. 방해석, 백운석 등이 있다.
• 산화 광물 (Oxide Minerals): 산소와 금속 원소가 결합한 광물. 적철석, 자철석, 금홍석 등이 있다.
• 황화 광물 (Sulfide Minerals): 황과 금속 원소가 결합한 광물. 황철석, 섬아연석, 방연석 등이 있다.
• 황산염 광물 (Sulfate Minerals): 황산 이온 (SO₄²⁻)을 포함하는 광물. 석고, 중정석 등이 있다.
• 할로겐 광물 (Halide Minerals): 할로겐 원소 (염소, 불소 등)를 포함하는 광물. 암염 (소금), 형석 등이 있다.
• 인산염 광물 (Phosphate Minerals): 인산 이온 (PO₄³⁻)을 포함하는 광물. 인회석 등이 있다.
• 원소 광물 (Native Elements): 단일 원소로 구성된 광물. 금, 은, 구리, 다이아몬드, 흑연, 황 등이 있다.

활용

광물은 산업 전반에 걸쳐 매우 다양한 용도로 사용된다. 금속 제련, 건축 자재, 비료, 보석 등 일상생활과 밀접한 관련이 있으며, 첨단 산업 분야에서도 핵심 소재로 활용된다.

참고 문헌

• Klein, Cornelis, and Anthony Philpotts. Earth Materials: Introduction to Mineralogy and Petrology. Cambridge University Press, 2017.
• 정창희 외. 암석 광물학. 우성출판사, 2015.