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천연원석 암석 탐구 - Stone Story

자철석 실험, 정말 자석에 달라붙을까? 암석표본 탐구

by 탐구시대 2024. 11. 27.

천연원석 자철석에 관한 탐구입니다.
실제로 자석에 달라붙는지 직접 실험해 보려고 합니다.

암석종류들을 원석 표본 관찰 탐구를 통해 소개해 드리고 있는데요.
자석에 달라붙는 돌, 또 하나의 자연의 신비가 아닐 수 없습니다.
이러한 철(Fe) 성분이 함유된 암석 자철석을 통해서
우리는 지구 생명체 존재 근원의 한 핵을 이루고 있는
거대한 지구 자기장 탐구에 접근하게 됩니다.

자철석으로 판단되는 천연 원석 2개를 실험 샘플 표본으로 선택했습니다.

자철석 실험 사진


자철석은 산화 철로 이루어진 산화 광물로
등축 정계에 속하며 결정 그대로 또는 덩어리 모양, 알갱이 모양, 층 모양을 이루며 존재합니다.
색상은 주로 검은색을 띠고
금속광택이 있고
광물 가운데 자성(磁性)이 가장 강합니다.

# 자철석 (磁鐵石 Magnetite)
- 화학식: Fe3O4
- 결정모양: 팔면체
- 색: 흑색
- 조흔색: 흑색
- 쪼개짐: 불분명
- 모스경도 5.5

자철석 실험 사진
자철석에 달라붙은 자석. 자철석 실험 사진
자철석에 달라붙은 자석. 자철석 실험 사진
열전도율 테스트 - 자철석 실험 사진


자철석의 가장 큰 특징은 자성을 띤다는 것입니다.
그 어떤 광물보다 자연상태로 발견되었을 때 자성을 띄는 비율이 높습니다.
실제로 고대인들은 자철석이 철을 끌어당기는 힘이 있다는 것과
지구도 자철석을 끌어당긴다는 사실을 발견하고 나침반을 발명해냈죠.

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주로 화성암과 변성암에서 작은 가루의 자철석들이 발견되곤 하는데요.
자철석의 철 성분들은 지구 자기장과 맞춰서 배열되기 때문에
이를 토대로 암석이 형성되던 당시의 지자기장을 연구할 수 있습니다.

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자철석을 가열하면 220℃에서 Fe2O3로 바뀌고 붉은 산화철로 변하지만
자성이나 결정구조에는 변함이 없습니다.
575℃ 이상으로 가열되면 적철석으로 변성돼 자성이 없어집니다.

자철석 조흔색은 검은색으로 종종 티타늄을 함유하곤 하는데
이 경우 티탄철석(Ilmenite)이라고 부릅니다.
망간, 인, 마그네슘이 함유된 자철석도 많이 나옵니다.

자철석 실험
자철석에 달라붙은 자석
자철석에 달라붙은 자석
열전도율 테스트 - 자철석 실험


이번 탐구 실험에서 샘플 2개의 자철석 원석에
작은 동그란 자석이 꽉 달라붙는 모습을 볼 수 있었습니다.

 

자철석의 주요 용도는 중요한 제철 원료, 철의 생산에 있습니다.
현대 시대도 철기시대의 연장선이라고 볼 수 있겠죠.
'코크스+석회석'을 혼합하여 용광로에 넣고 가열하면
금속광택을 지닌 순수한 철을 뽑아낼 수 있습니다.

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자철석의 또 다른 용도는 나침반인데요.
얇게 떼어낸 자철석 결정을 자석으로 쓰는 것입니다.
그리고 신통방통한 점은..
철새들의 뇌 안에는 자철석 결정이 있어서
방향을 알아내는 데 쓰인다고 하네요.

 

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