자수정은 일반 수정과 화학성분이 같은데 왜 색이 다른가요?

Question

자수정이 일반 무색 수정과 기본적으로 같은 광물인데 보라색을 띤다고 들었습니다. 같은 광물인데 왜 이런 색깔 차이가 생기는지 궁금합니다..

Answer 1

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

자수정과 무색 수정은 기본적으로 이산화규소 같은 계열의 광물입니다.

자수정이 보라색을 띄는 이유는 결정 속에 극미량의 철 불순물들이 들어가 있기 때문입니다. 이 철 성분이 자연 방사선의 영향을 받게되면 결정 내부의 전자 상태가 바뀌면서 특정 파장의 빛을 흡수하게 됩니다. 그 결과로 우리 눈에는 남은 빛이 보라색 계열로 보이게 됩니다.

철의 양과 산화 상태, 방사선 노출 정도에 따라 연한 보라색부터 짙은 보라색까지 색의 차이가 생길 수 있습니다.

결국에는 자수정은 화학식은 수정과 거의 같지만 아주 적은 불순물등ㄹ과 결정 내부의 전자 상태의 차이에 의해서 색이 달라지는 것이라 생각하시면 되겠습니다.

Answer 2

자수정과 일반 수정의 색 차이는 기본 성분보다는 결정 속 들어있는 아주 적은 불순물에 의한 차이입니다.

둘 다 주성분은 이산화규소로 이루어진 석영이지만, 자수정에는 소량의 철 성분이 들어간 경우가 많습니다. 이 철 성분이 자연 방사선 등의 영향을 받게되면 결정 구조에 색을 만드는 결함이 생깁니다. 이 결함이 특정 파장의 빛을 흡수하면서 우리가 보는 보라색이 나타나는 것입니다.

그래서 철의 양이나 결정 구조의 상태에 따라 보라색의 진하기도 달라질 수도 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

자수정의 보라색은 미량의 철 불순물과 자연 방사선이 함께 만든 결과예요.

수정은 규소와 산소가 결합한 순수한 결정이라 원래 무색이에요. 그런데 결정이 자랄 때 규소 자리에 철 원자가 아주 적은 비율로 끼어드는 경우가 있어요. 철만 들어가서는 보라색이 안 나와요. 여기에 땅속의 천연 방사선이 오랜 시간 닿으면 철 원자에서 전자 하나가 튕겨나가면서 색중심이라는 구조가 만들어져요. 이 자리가 빛 중에서 노란색과 초록색 영역을 흡수하는데, 남은 빛이 우리 눈에 보라색으로 들어오는 거예요. 불순물 비율이 수천 분의 1 수준인데도 색이 나는 게 이 흡수 구조 덕분이에요.

그래서 조건이 하나만 빠져도 색이 안 나와요. 철이 없으면 방사선을 받아도 무색이고, 철이 있어도 방사선 노출이 부족하면 옅은 색에 그쳐요. 산지마다 자수정 색이 다른 이유도 여기 있어요.

재미있는 건 이 색이 되돌릴 수 있다는 점이에요. 자수정을 500도 정도로 가열하면 색중심이 풀려 노란색이나 주황색으로 변해요. 시중에 팔리는 시트린 상당수가 자수정을 열처리한 거예요. 반대로 방사선을 다시 쬐면 보라색으로 돌아오고요. 햇빛에 오래 두면 자외선 때문에 색이 옅어지는 것도 같은 이유라, 자수정 장신구는 직사광선을 피하시는 게 좋아요 :)

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

자수정과 일반 무색 수정은 모두 이산화규소를 주성분으로 하는 동일한 석영 광물입니다 하지만 자수정은 결정 구조 형성 시 규소 자리에 미량의 철 이온이 치환되어 들어갑니다

이 상태에서 지중의 자연 방사선에 장기간 노출되면 철 이온의 전하 상태 변화로 색중심이 형성됩니다 이 색중심이 가시광선 중 노란색 녹색 파장의 빛을 흡수하고 보라색 파장의 빛만 투과 및 반사시키는 역할을 합니다 결국 미량의 철 불순물 산화와 자연 방사선의 조사가 결합하여 무색 수정과 다른 고유의 아름다운 보랏빛을 완성하는 것입니다