공업 화학 | 보석

보석의 색은 자연적으로 함유된 불순물로부터 나오며 순수한 상태에서는 맑은 결정의 무색이다. 산화알루미늄의 결정인 강옥은 맑은 결정이며 알루미늄(Al) 이온이 여섯 개의 산소(O) 이온들로 된 cage 안에 있다. 약 1%의 알루미늄 이온이 크롬(Cr) 이온으로 치환되면 그 결정은 루비가 된다. 루비의 색이 붉은 이유는 크롬 이온이 가시광선의 푸른빛 쪽을 흡수하기 때문이다.

 

불순물이 색을 띠는 다른 보석으로는 에메랄드가 있다. 이 에메랄드의 분자식은 베릴륨 알루미늄 실리케이트(3BeO·Al₂O₃․6SiO₂)이다. 에메랄드는 베릴 결정에 약간의 크롬이 알루미늄과 치환된 보석이다. [표 4]에 출생석과 이들의 내용을 나타내었다.

 

다이아몬드는 탄소 육각 고리로 이루어져 있으며 각 탄소가 이웃한 4개(흑연에서는 3개)의 탄소와 단일 결합으로 연결되어 있다. 이 결과 3차원적 그물구조를 이룬다(그림 2 참조). 각 탄소는 정사면체의 결합 구조를 이루며 다이아몬드에서의 6각형은 주름잡힌 형태가 된다.

 

 

한편 다이아몬드와 동소체인 흑연에서의 각 층은 보통의 C-C 결합 길이보다 훨씬 멀리 떨어져 있다. 이와 같은 이유로 다이아몬드는 흑연보다 밀도가 크다(각각 3.51g/㎤와 2.22g/㎤). 그리고 다이아몬드의 원자가전자는 탄소 원자 사이에만 편재되어 있는 이유로 전기를 통하지 않는다. 또 다이아몬드는 가장 단단한 물질이며, 알려진 물질 중 가장 좋은 열 전달체이고 적외선, 가시광선, 자외선을 흡수하지 않는다. 마지막으로 다이아몬드의 가볍고 단단한 성질은 사람의 귀로 들을 수 있는 영역보다 훨씬 높은 60,000Hz 정도의 고주파를 만드는데 가장 이상적이다.

 

 

 

 

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