남극석
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1. 개요
남극석은 염화 칼슘 6수화물(CaCl₂·6H₂O)의 화학 조성을 갖는 할로젠화 광물이다. 1963년 일본 탐험가 도리 테츠야에 의해 남극 대륙 돈 후안 연못에서 처음 발견되었으며, 녹는점이 약 25°C로 상온에서 액체화되는 특이한 성질을 지닌다. 주로 남극 대륙과 미국 브리스톨 호수 등에서 발견되며, 희귀성으로 인해 광물 표본으로 판매된다.
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남극석 | |
---|---|
일반 정보 | |
분류 | 할로젠화 광물 |
화학식 | CaCl2·6H2O |
몰 질량 | 219.08 g/mol |
스트런츠 분류 | 3.BB.30 |
데이나 분류 | 9.2.6.1 |
결정계 | 삼방정계 |
공간군 | P321 |
격자 상수 | a = 7.9, c = 3.95 Å; Z = 1 |
색 | 무색 |
결정형 | 침상 결정의 집합체로 나타남 |
쪼개짐 | {0001}에서 완전하고, {1010}에서 매우 좋음 |
굳기 정도 | 2–3 |
광택 | 유리 광택 |
투명도 | 투명 |
비중 | 1.715 |
밀도 | 1.78 g/cm3 |
광학적 성질 | 축성 (−) |
복굴절률 | nω = 1.550, nε = 1.490–1.500 |
복굴절 | δ = 0.060 |
용융 | 약 25℃ |
용해성 | 물에 용해됨 |
불순물 | 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼륨(K), 철(Fe), 알루미늄(Al), 규소(Si) |
변질 | 습한 공기 중에서 조해성을 보임, 50°C에서 4수화물로 탈수됨 |
기타 특징 | 조해성 |
명칭 및 분류 | |
IMA 기호 | Atc |
과거 명칭 | 하이드로필라이트 (Hydrophilite) - 신자르석과의 야외명 |
추가 정보 | |
관련 광물 | 신자르석 |
2. 성분 및 종류
남극석은 할로겐화 광물로, 염화칼슘 6수화물(CaCl₂·6H₂O)의 화학 조성을 갖는다. 자연에서 발견되는 염화칼슘 광물은 남극석 외에 신자르석(Sinjarite, 2수화물)이 유일하며, 이 두 종류 중 하나로 분류될 가능성이 있는 하이드로필라이트(Hydrophilite)가 있다.[25]
2. 1. 성분표
남극석의 화학 성분(중량%)은 발견 지역에 따라 약간의 차이를 보인다.[22]원소명 | 남극 대륙 돈후안 호수 | 미국 브리스톨 호수 | CaCl2・6H2O |
---|---|---|---|
Ca | 17.5 | 17.25 | 18.29 |
Na | 0.34 | 0.30 | |
Mg | 0.41 | 0.015 | |
K | 0.008 | ||
Fe | 0.003 | ||
Al | 0.002 | ||
Si | 0.003 | ||
Cl | 32.7 | 33.14 | 32.37 |
H2O | 49.2 | 49.27 | 49.34 |
총합 | 100.1 | 99.98 | 100.00 |
남극석은 남극 대륙에서 처음 발견되었으며, 미국, 남아프리카 공화국 등지에서도 발견된다. 그 외에도 러시아, 호주, 중화인민공화국에서 각각 한 곳 이상, 바하마, 캐나다, 노르웨이에서도 발견되거나 발견될 가능성이 있다. 지구 외에서는 화성에서도 발견되었다.[10]
3. 생성지
3. 1. 주요 생성지
남극석은 이름대로 남극이 최초 발견지이다. 주로 아래의 지역에서 자연 생산된다.[26]
지역 | 세부 위치 |
---|---|
남극 빅토리아랜드 | 돈 후안 연못 (원산지)[10][16] |
미국 캘리포니아주 | 브리스톨 레이크[10] |
남아프리카 공화국 림포포 주 | Driekop 광산[10] |
러시아 | 2곳 |
호주 | 1곳 |
중화인민공화국 | 1곳 |
이외에 바하마, 캐나다, 노르웨이에서도 자연 생성 중일 가능성이 있다.[10]
지구 외에는 화성의 컬럼비아 힐스에서 화성 탐사기 스피릿의 조사 중에 발견되었다.[10]
3. 2. 기타 생성지
러시아 2곳, 오스트레일리아, 중화인민공화국 각 1곳에서도 발견 보고가 있다.[10] 또한, 바하마, 캐나다, 노르웨이에서도 생성 가능성이 있다.[10] 지구 외에서는 화성의 컬럼비아 힐스에서 화성 탐사차 스피릿에 의해 발견되었다.[10]4. 발견 및 명칭
1963년 일본의 탐험가 토리이 테츠야가 남극 대륙의 돈 후안 연못에서 남극석을 발견하고,[27][17] 발견지의 이름을 따 '돈후아나이트(Donjuanite)'라는 이름으로 등록을 신청하였다. 그러나 '돈 후안'의 발음이 스페인의 전설적인 플레이보이 돈 후안과 같아 기각되었다. 코사카 타케요는 자신의 은사인 미나미 에이이치를 기려 '남석'(南石)이라는 이름을 제안했으나, 미나미 교수가 거절하여 1965년에 남극석으로 등록되었다. 남석이라는 이름은 미나미 교수 사후, 고사카가 만자 온천에서 발견한 광물에 붙여졌으나, 현재는 소다명반석-2c로 개칭되어 독립된 광물종으로 인정받지 못하고 있다. 돈 후안 연못의 이름은 전설 속 인물이 아닌, 발견자 돈 로에(Don Roe)와 존 히키(John Hickey)의 이름에서 유래했다.[16]
5. 성질 및 특징
남극석은 약 25°C에서 녹는점에 도달하여 액체화되는 매우 특이한 광물이다. 상온에서 액체화되는 광물은 녹는점이 0°C인 얼음[28], -38°C인 수은[29]뿐이며, 이들은 오랜 역사 동안 알려져 왔다. 남극석은 이들과 달리 새로운 광물로 발견된 첫 사례이다. 광물은 고체 결정 물질로 정의되지만, 남극석은 저온 환경에서 고체 상태로 산출되므로 정의에 어긋나지 않는다.
5. 1. 물리적 성질
남극석은 천연 환경에서 최대 15cm의 침상 결정 형태로 생성된다.[10][11][12] 모스 경도는 2~3이며 부드러운 유리질 광택을 가진다. 고체, 액체 상태에서 모두 무색 투명하다.[10][11][12] 질량의 절반은 물로 구성되며 비중은 1.7로 상당히 가볍다.[11][12] 고습도 대기 중에서 용해되며 50°C 이상에서는 탈수되어 4수화물이 된다.[14]원소명 | 남극 대륙 돈후안 호수 | 미국 브리스톨 호수 | CaCl2・6H2O |
---|---|---|---|
Ca | 17.5 | 17.25 | 18.29 |
Na | 0.34 | 0.30 | |
Mg | 0.41 | 0.015 | |
K | 0.008 | ||
Fe | 0.003 | ||
Al | 0.002 | ||
Si | 0.003 | ||
Cl | 32.7 | 33.14 | 32.37 |
H2O | 49.2 | 49.27 | 49.34 |
합계 | 100.1 | 99.98 | 100.00 |
5. 2. 화학적 성질
남극석은 염화 칼슘 6수화물(CaCl₂·6H₂O)의 화학 조성을 갖는 할로겐화 광물이다.[10][11][12] 천연에서 산출되는 염화 칼슘 광물은 남극석 외에 2수화물인 신자르석(Sinjarite) 밖에 알려져 있지 않다.[15]원소명 | 남극 대륙 돈후안 호 | 미국 브리스톨 호수 | CaCl₂·6H₂O |
---|---|---|---|
Ca | 17.5 | 17.25 | 18.29 |
Na | 0.34 | 0.30 | |
Mg | 0.41 | 0.015 | |
K | 0.008 | ||
Fe | 0.003 | ||
Al | 0.002 | ||
Si | 0.003 | ||
Cl | 32.7 | 33.14 | 32.37 |
H₂O | 49.2 | 49.27 | 49.34 |
합계 | 100.1 | 99.98 | 100.00 |
빅토리아랜드의 돈 후안 호수는 염분 농도가 40%에 달하는 염호이며, 수온은 -30℃에 달하고 -51.8°C에서 점차 얼어붙는다. 호수 물에는 1kg 당 413g(3.72mol)의 염화칼슘 및 29g(0.50mol)의 염화나트륨이 포함되어 있다. 돈 후안 연못의 남극석은 호수가 저온화되거나 증발할 때 침전물로서 결정화된 것이다. 이 결정에는 -0.1°C 이하의 저온 환경에서만 안정적으로 존재하는 광물인 가수암염(Hydrohalite・NaCl・2H₂O)이 포함되어 있다. 미국 브리스톨 호수에서 생성되는 남극석은 침전물에 의한 것으로 추정되며 소금, 석고, 천청석과 함께 생성된다. 남아프리카 공화국의 Driekop 광산에서는 석영 결정에 포함된 유체포유물(Fluid inclusions)에서 발견된다.
6. 용도 및 가공
남극석은 희귀하여 직접적인 용도는 없으나, 녹는점이 약 25°C라는 특이성과 희귀성 때문에 광물 표본으로 판매된다. 주로 채집이 제한되는 남극 대륙이 아닌 미국 브리스톨 호수에서 생성된 남극석이 거래된다. 상온에서 액체화되므로 보통 병에 담아 판매한다.
6. 1. 인공 합성
제습제로 사용되는 염화 칼슘과 물(정제수)을 1:1 비율로 섞어 투명해질 때까지 가열하면 남극석을 인공적으로 만들 수 있다.[1]참조
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