광물이란 무엇일까?

광물이 무엇일까요? 광물의 정의는 다음과 같습니다.

광물이란

자연산의 균질한 고체로, 무기과정에 의해 생성되고 규칙적인 결정 구조와 화학적 조성을 갖는 물질. 암석을 구성하는 기본 단위이다. 단, 순수한 생물학적 작용에 의해 만들어진 것은 제외한다.

그렇다면 자연에서 광물은 어떻게 만들어지는 것일까요?

각각의 광물은 특정한 조건에서 결정핵이라는 것이 만들어집니다. 이렇게 처음 만들어진 결정핵에 주위의 물질이 자꾸 달라붙게 되지요. 그러면서 광물이 커지는 것입니다.
예를 들어, 우리가 소금이라고 부르는 암염 (NaCl)의 형성 과정을 봅시다.
암염은 Na+ 양이온(금속)과 Cl-음이온(비금속)이 이온결합한 형태입니다. 마치 자석의 N극과 S극이 서로 이끌려 결합을 하듯이, 이 두 이온 역시 정전기적 힘 (인력)에 의해 서로 이끌려 이온결합을 하게 됩니다. 그러면 NaCl(염화나트륨)이 됩니다. 이온결합의 세기는 각 이온 사이의 거리에 반비례하며, 두 이온의 전하량 곱에 비례하는 쿨롱의 법칙을 따릅니다. 이온 결합은 비교적 센 결합에 속하기 때문에 녹는점과 끓는 점이 높아 상온에서 고체로 존재할 수 있게 되는 것입니다(물론, 그렇지 않은 경우도 있습니다. 예로, 수은의 경우 상온에서 액체이지만 광물로 취급합니다.).

그런데 이렇게 양이온과 음이온이 이온결합을 할 때, 특정한 배열을 이루며 결합합니다. 이러한 배열에는 다양한 종류가 있는데 FCC(면심 입방 격자), BCC(체심 입방 격자), HCP(조밀 육방 격자) 등 다양한 격자구조를 이루며 배열하게 됩니다. 이 중 예시에서 나온 NaCl은 FCC배열을 따르는 대표적인 광물입니다.

이렇게 고유의 격자배열 구조를 따르며 결정핵이 처음 생기면, 그 주위에 NaCl이 계속 달라붙게 됩니다. 마치 구름이 형성될 때 응결핵이 생기고 점점 그 주위에 물방울이 모여드는 것과 비슷합니다. 이렇게 결정핵이 성장하게 되면 비로소 우리 눈에 보이는 커다란 덩어리가 되고 이를 우리는 광물이라고 부르는 것입니다. NaCl 덩어리의 경우 암염이라고 합니다.

광물은 각자 고유한 물리적 특성, 화학적 특성, 광학적 특성을 가지고 있습니다.

물리적 특성에는 결정형, 색과 조흔색, 경도(굳기), 쪼개짐과 깨짐, 광택, 비중, 자성, 방사성 등이 있습니다.
화학적 특성에는 동질이상 (Polymorphism), 유질동상(isomorphism), 고용체 (solid solution) 등이 있습니다.
광학적 특성에는 소광, 복굴절, 다색성, 간섭색 등이 있습니다. 각 광물은 고유한 물리적, 화학적, 광학적 특성을 지니고 있고, 광물마다 서로 다르기 때문에 우리가 이러한 특성의 차이를 통해 광물을 구분하고 이름을 지어 부를 수 있게 되는 것입니다.