규산염광물, 감람석군, 석류석군, 휘석군과 각섬석군, 점토광물, 운모, 녹니석, 사문석, 석영, 장석군의 광물에 대하여

1) 규산염 광물

1. 규산염 사면체

- 규산염 음이온내의 규소 양이온에는 네 개의 산소 원자가 강하게 결합되어 있다. 이들이 이루는 강한 결합은 대부분 공유결합 때문이다. 규소는 비교적 크기가 작은 양이온이지만, 산소는 매우 큰 음이온이다. 그리고 규산염 광물들의 구조와 물리적 특성은(SiO4)4- 규산염 사면체가 결정 내에 어떻게 배열되었는가에 의해 결정된다.

각 규산염 사면체는 -4의 전하를 띠고 있다. 규소는 외곽 전자껍질에 4개의 전자가 위치하고, 산소는 6개가 위치한다. 규산염 사면체내의 규소 원자는 각 산소들과 하나의 전자를 공유하며, 또한 네 개의 산소도 규소와 전자 하나씩 공유하고 있다. 결국 규소는 외곽 전자껍질에 8개의 전자를 갖게 되지만, 네 개의 산소원자는 안정적인 8개 전자가 되기 위해서는 하나의 전자가 더 필요하다. 산소들은 다음 두 가지 방법으로 안정적인 8개 전자를 획득하게 된다.

① 산소가 양이온들로부터 전자를 받아들이거나 공유한다. 감람석을 예로 들면, 이온 결합을 이루는 과정에서 두 개의 Mg원자는 외곽 전자껍질에서 2개의 전자를 산소로 보낸다.

② 산소 원자는 두 개의 규소원자와 동시에 결합할 수 있다. 이 경우 산소는 두 개의 규소와 모두 공유결합을 하게 된다. 결합된 산소는 양쪽의 규소로부터 전자를 받아들이기 때문에 두 번째 에너지준위 전자껍질은 꽉 차게 되며, 두 개의 사면체가 결합된 규산염 음이온은 (Si2O7)6- 화학식의 커다란 복합 음이온을 이루게 된다. 커다란 (Si2O7)6- 음이온은 작은 (SiO4)4- 음이온과 같은 방법으로 전자를 받아들이거나 공유한다. 이 처럼 보다 많은 사면체가 연결되는 현상을 폴리머화(polymerization)라 하는데, 산소가 규산염 사면체를 연결함으로써 거대한 음이온을 형성할 수 있다.

그림 3. 17 규산염 광물들 : - 규산염 음이온들이 서로 결합하여 흔히 볼 수 있는 규산염 광물들을 이루는 방법을 종합한 그림.

2. 감람석군

- 독립된 사면체를 포함하는 광물군에는 보통 연한 녹색을 띠는 유리질로 보이는 광물인 감람석군이다. Fe2+ 가 감람석 내의 Mg2+를 쉽게 치환함으로써 (Mg,Fe)2SiO4 화학식으로 나타난다. 감람석이 녹색을 띠는 이유는 바로 이 때문이다. 감람석은 지구의 구성광물 중 가장 많은 광물인데, 해양지각의 화성암 및 상부 맨틀의 주요 구성광물이기 때문이다. 가끔 감람석을 흠이 없는 아름다운 결정으로 나타나므로 보석(페리도트, peridot)으로 사용된다.

3. 석류석군

- 석류석군도 독립된 사면체를 포함하는 광물군이다. 감람석처럼 이온 치환에 의하여 넓은 범위의 화학성분을 갖게 되는데, 감람석에서 그 범위가 넓다. 석류석은 A3B2(Si4)3로 표시되는데 A는 Mg2+, Fe2+, Ca2+, Mn2+ 도는 이들 이온결합을 가리키며 B는 Al3+, Fe3+, Cr3+ 또는 이들의 혼합이 차지한다. 석류석은 대륙지각의 변성암에서 흔히 발견되나 일부 화성암에서도 발견되기도 한다. 석류석의 가장 중요한 특징 중의 하나는 일부는 가공하여 아름다운 보석으로 사용할 수 있을 정도로 결정을 이루는 경향이 있다. 또한 석류석은 경도가 높고 벽개가 발달하지 않아서 연마를 하거나 광택을 낼 때 연마제로 사용된다.

 

4. 휘석군과 각섬석군

그림3.18

 

 

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