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신비로운 빛의 결정- 보석

다이아몬드는 탄소 덩어리 다이아몬드는 우리 말로는 금강석이다. 지구상에서 가장 귀한 보석이지만 그 성분은 지구상에서 가장 흔한 순수 탄소로 이뤄져 있다. 다이아몬드에는 철이나 마그네슘, 규산과 같은 이물질이 극미량 섞여 있는 경우 도 있는데 이물질이 섞이지 않은 다이아몬드일수록 투명하다. 다이아몬드의 결정 구조는 탄소의 공유결합이다. 치밀하게 탄소가 서로 연결되어 있기 때문에 그 강도는 모 오스 경도 10급으로 현존하는 물질 중 가장 높다. 따라서 다이아몬드에 흠집을 낼 수 있는 물질도 존재하지 않는다. 하지만 다이아몬드는 떨어뜨리면 깨지는 특성이 있다. 결을 따라 갈라지는 것이다. 다이아몬드는 기본적으로 8개의 정삼각형 면을 갖는 팔면체를 이루고 있지만 사면체나 육면체, 12면체, 24면 체를 이루고 있는 경우도 있다. 다이아몬드의 아름다운 빛은 굴절과 산란, 반사가 다른 보석에 비해 대단히 잘 되기 때문이다. 굴절이 두 번 되는 특성도 있어 다이아몬드의 신비감을 더한다. 투명한 다이아몬드만 있는 것이 아니다. 천연 상태에서 엘로우, 블루, 핑크 등의 빛을 내는 것 등 여러 색의 다이아몬드가 있다. 이는 다이아몬드 안에 들어 있는 질소와 철, 마그네슘, 규산 등이 그 원인인데 그 중에서 도 질소가 가장 크게 다이아몬드의 색상을 좌우한다. 색상을 지닌 다이아몬드 중에 유명한 것 중에 ‘티파니 다이아몬드’로 알려진 엘로우 다이아몬드가 있다. 그 원석 크기가 287.42캐럿이나 되었는데 1878년 드비어스의 킴벌리 광산에 발견됐다. 이를 가공해 영롱한 노란 빛을 발하는 128.51캐럿의 ‘티파니 다이아몬드’가 탄생한 것이다. 루비와 사파이어는 형제? 루비와 사파이어는 그 화학 성분이나 원석의 종류가 ‘코란담’으로 동일하다. 그러나 색상이 붉은 색이면 루 비, 그 이외의 색은 사파이어로 부른다. 사파이어는 루비와 마찬가지로 산화알루미늄이 주성분이다. 그 속 에 어떤 원소가 섞여 있느냐에 따라 색상이 달라진다. 블루 사파이어의 푸른색은 티타늄과 철 성분 때문이 다. 현존하는 가장 큰 사파이어는 1935년 호주에서 발견된 1318캐럿짜리 사파이어인데 현재는 미국 링컨 대통 령 흉상 머리부분을 장식하고 있다. 한편 , ‘인도의 별’이라는 563.8캐럿의 스리랑카 산 불루 사파이어, 동양 의 푸른 거인으로 불리는 468캐럿의 사파이어 등이 세계적으로 유명하다. 사파이어는 색상에 따라 ‘불루 사파이어’, ‘핑크 사파이어’ 등으로 구분하여 부르는데 그 색상이 엘로우, 퍼 플, 그린, 바이올렛, 브라운, 화이트 등 매우 다양하다. 그 중에서도 핑크와 오렌지 색상이 적당히 섞여 노을 색상에 가까운 ‘파파라차 사파이어’는 단연 최고급에 속한다. 그밖에도 크기가 큰 것은 아주 희귀해서 다이아 몬드 값보다 더 비싸게 거래되기도 한다. 루비의 붉은 색을 결정하는 것은 그 속에 들어 있는 크롬이다. 크롬은 1797년 프랑스의 L.N.보클랭이 시베리 아산 홍연석(紅鉛石)에서 발견했다. 크롬은 루비의 붉은 색을 만들기도 하지만 그 안에 미세한 틈과 이물질 이 들어있는 것처럼 보이게 만드는 요인이기도 하다. 루비 내부에 반짝이는 결정이 있는 것도 있다. 이런 현상은 루비 안의 루틸 결정이 만든다. 루틸 결정은 루비 의 빛을 별이 떠도는 것과 같게 변형시켜 루비를 더욱 아름답게 보이게 한다. 이런 루비를 ‘스타 루비’라고 하 는데 스타 루비는 그 희소성 때문에 보석애호가들을 열광시킨다. 에머럴드는 마그마의 변성 작용에 의해 만들어지며 주요 색은 하늘색 계통이다. 에머럴드 속에는 방해석이 나 점판암 조각, 황철석, 크롬철석, 백운석 등이 발견된다. 이런 이물질이 에머럴드를 더욱 아름답게 하는 요 인이 되기도 한다. 화학적 연금술이 탄생시킨 인공 보석 원체 보석이 희귀하고 비싸기 때문에 화학자들은 이를 합성해 대량 생산하려는 기술을 다양하게 개발해왔 다. 다이아몬드에서부터 루비, 에머럴드 등 웬만한 것은 다 인공으로 만들어낸다. 흠집이 있거나 색상이 나 쁜 것을 열처리 등으로 천연 상품같이 바꿔 놓는 것은 쉬운 일에 속한다. 최근에는 유색 보석의 색상을 바꾸는데 화학물질을 확산시켜 안으로 스며들게 하기도 하지만 방사선을 쪼 여 화학구조를 바꾸는 방법도 동원된다. 이렇게 화학적으로 가공된 보석 중에 대표적인 것이 디퓨전 사파이 어이다. 확산 공정으로 만드는 디퓨전 사파이어는 값이 싼 백색 사파이어에 물을 들인 것으로 이해하면 쉽 다. 천연 백사파이어 원석을 도가니에 넣고 티탄, 크롬, 니켈, 철 등의 원소를 넣은 다음 섭씨 1750도에서 200 시간 정도 가열하면 얇은 착색층이 만들어진다. 출처: 한국바스프
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