비중과 밀도

중량 기반 광물 식별
비중은 광물 식별에서 가장 진단적이고 신뢰할 수 있는 성질 중 하나입니다. 이는 광물이 물에 비해 얼마나 더 조밀한지를 측정하며 원자 질량과 결정 충진을 직접 반영합니다. 연습을 통해 비중은 손으로 추정할 수 있고 즉각적인 야외 식별에 사용될 수 있습니다.
암석 식별 📖 13분 읽기 🟡 중급
"밀도는 결코 거짓말하지 않습니다 - 원자의 기본적인 질량과 충진을 반영합니다."
— 리사 장 박사, 지구화학자
⚖️ 비중의 이해
비중(SG)은 광물의 밀도를 4°C에서 물의 밀도와 비교합니다. 이는 무차원이며 매우 진단적입니다:

📐 정의

SG = 광물의 밀도 ÷ 물의 밀도. 물은 정의에 의해 SG = 1.0입니다.

🧮 계산

SG = 공기 중 무게 ÷ (공기 중 무게 - 물 중 무게). 아르키메데스 원리의 실제 적용.

🎯 의미

원자 질량과 결정 구조 충진 효율을 반영합니다. 식별에 매우 진단적입니다.

📊 비중 범위
광물은 조성에 따라 뚜렷한 비중 범위로 나뉩니다:

🪶 가벼운 광물 (SG 2.0-3.0)

예시: 석영(2.65), K-장석(2.56), 방해석(2.71). 사면체 배위의 낮은 원자 질량 원소들(Si, Al, Ca, Mg)이 지배적. 골격 규산염은 열린 구조적 공동과 낮은 배위수로 인해 낮은 밀도를 나타냅니다.

⚖️ 중간 광물 (SG 3.0-4.5)

예시: 감람석(3.27-4.37), 철알미늄 가넷(4.32), 강옥(4.02). 팔면체 자리에 Fe²⁺, Mg²⁺를 포함하는 전이대. 증가하는 원자 질량과 더 조밀한 충진 기하학을 가진 사슬과 도서 규산염.

🏋️ 무거운 광물 (SG 4.5-7.0)

예시: 황철석(5.02), 자철석(5.18), 적철석(5.26). 조밀한 구조와 최소 공극 공간을 가진 철 지배적 상. 전이 금속 배위 기하학이 d-궤도 상호작용을 통해 원자 충진 효율을 최적화합니다.

🏆 매우 무거운 광물 (SG 7.0+)

예시: 방연석(7.5), 금(19.3), 백금(21.5). 착각할 수 없을 정도로 조밀하며, 종종 금속성입니다.

✋ 손 추정 방법
전문 지질학자들은 손으로 비중을 추정하는 능력을 개발합니다:
🤏 들어보기 기법
  1. 주로 사용하는 손으로 표본을 집어 올리세요
  2. 크기/부피를 시각적으로 추정하세요
  3. 실제 무게 vs 예상 무게를 주목하세요
  4. 알려진 참조 표본과 비교하세요
  5. 연습이 밀도에 대한 정확한 "느낌"을 만듭니다

📏 크기 고려사항

비교를 위해 유사한 크기의 표본을 사용하세요. 큰 조각은 밀도에 관계없이 더 무겁게 느껴집니다.

🎯 참조 표준

알려진 표본들을 휴대하세요: 석영(2.65), 황철석(5.0), 방연석(7.5) 야외 비교용.

🧠 정신적 보정

반복된 연습을 통해 다른 SG 값들이 어떻게 "느껴지는지"에 대한 정신적 데이터베이스를 구축하세요.

🔬 실험실 측정
정밀한 비중 결정에는 실험실 기법이 필요합니다:

⚖️ 정수압 저울

아르키메데스 원리를 사용하는 고전적 방법. 표본을 공기와 물에서 무게를 잽니다. 큰 표본에 가장 정확합니다.

🧪 비중병 방법

보정된 부피 플라스크를 사용합니다. 분말이나 작은 표본에 좋습니다. 주의 깊은 기법이 필요합니다.

💧 중액

브로모포름(SG 2.89), 요오드화메틸렌(SG 3.32). 표본이 뜨거나 가라앉습니다. 독성 - 주의하여 사용.

⚡ 전자적 방법

디지털 밀도 측정기가 빠르고 정확한 결과를 제공합니다. 비싸지만 일상적인 작업에 우수합니다.

🧪 중액 분리
중액은 밀도로 광물을 분리합니다 - 강력한 식별 및 농축 기법:
⚠️ 안전 경고
중액은 독성이 있으며 적절한 안전 장비, 환기, 폐기 절차가 필요합니다. 전문적 감독이 필수적입니다.

🧪 브로모포름 (CHBr₃)

SG 2.89. 석영/장석을 더 무거운 광물로부터 분리합니다. 발암성 - 극도의 주의 필요.

💜 요오드화메틸렌 (CH₂I₂)

SG 3.32. 가벼운 광물과 무거운 광물을 분리합니다. 매우 비싸고, 고독성.

🔄 클레리치 용액

탈륨 말로네이트-포름산염. 조절 가능한 밀도 1.0-4.3. 유기물보다 덜 독성이지만 여전히 위험.

⚛️ 비중에 영향을 미치는 요인
여러 요인이 광물의 비중을 제어합니다:

🏗️ 원자 질량

더 무거운 원자 = 더 높은 SG. 납 광물(방연석)은 알루미늄 광물(장석)보다 훨씬 조밀합니다.

📦 충진 효율

원자들이 얼마나 조밀하게 충진되는지. 다이아몬드 vs 흑연 - 같은 원자, 다른 충진.

🔗 결합 유형

금속 결합은 이온 또는 공유 결합보다 더 조밀한 충진을 허용합니다.

🕳️ 다공성

기포나 다공성 광물은 더 낮은 겉보기 SG를 가집니다. 부석은 물에 뜰 수 있습니다.

🎯 진단적 응용
비중은 강력한 진단적 구별을 제공합니다:

🥇 금 vs 황철석

금: SG 15.5-19.3, 매우 무거움. 황철석: SG 5.0, 훨씬 가벼움. 결정적 시험.

💎 다이아몬드 vs 유리

다이아몬드: SG 3.5, 놀랍도록 무거움. 유리: SG 2.4-2.8, 더 가벼운 느낌.

🔴 적철석 vs 자철석

적철석: SG 5.3. 자철석: SG 5.2. 매우 근접 - 자성을 사용하여 구별.

🟢 옥 변종

경옥: SG 3.3-3.5. 연옥: SG 2.9-3.1. 진정한 옥 유형 구별에 도움.

🌊 야외 추정 기법
빠른 밀도 평가를 위한 전문적 야외 기법:
🏞️ 야외 방법
📊 비중 변화
일부 광물은 상당한 비중 변화를 보입니다:

🔄 고용체

감람석 계열: 고토감람석(3.2)에서 철감람석(4.4)까지. 철 치환이 밀도를 증가시킵니다.

🏔️ 가넷군

파이로프(3.6)에서 알만딘(4.3)까지. 다른 양이온이 밀도 범위를 만듭니다.

🔗 사장석 계열

알바이트(2.6)에서 회장석(2.8)까지. 나트륨 vs 칼슘 치환.

전문가 팁: 비중은 온도에 의존하지만 대부분의 광물에서 그 효과는 작습니다. 실온 측정이 식별 목적에 충분히 정확합니다.
🎯 체계적 접근
  1. 알려진 참조 표본으로 시작
  2. 유사한 크기의 샘플로 연습
  3. 다른 SG 값의 "느낌"에 대한 정신적 데이터베이스 구축
  4. 미지 표본으로 정기적으로 자신을 시험
  5. 측정된 값에 대해 보정