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비석

다른 표기 언어 zeolite , 沸石

요약 알칼리와 알칼리토금속을 포함하는 수화된 규산알루미늄 광물군의 일종.

비석(zeolite)

ⓒ Svdmolen/wikipedia | Public Domain

비석은 큰 이온교환성과 가역적 탈수반응으로 잘 알려져 있다. 이들은 큰 금속이온(양전하를 띰)과 물분자에 의해 채워진 상호 연결된 간극을 갖는 망상구조를 이루고 있다.

비석은 기본적으로 각 산소원자들이 2개의 사면체에 의해 공유되어 있는 3차원적 사면체 망상구조이다. 만약 모든 사면체가 규소를 포함한다면, 망상구조는 전기적으로 중성이 된다. 규소를 알루미늄이 치환하면 전하 불균형이 초래되며, 망상구조 내에 다소 큰 간극이 생기게 되어 다른 금속이온을 필요로 하게 된다. 천연산 비석의 경우, 이런 금속이온은 나트륨·칼륨·마그네슘·칼슘·바륨과 같은 전형적인 1가나 2가 이온이다.

비석은 간극이 다소 크고 물이 존재한다는 점을 제외하고는 장석광물과 비슷하다. 구조적으로 비석은 고리나 다면체 형태 같은 망상으로 구성된 구조단위의 형태로 분류된다. 망상구조단위에 의해 생기는 간극은 직경이 약 2~8Å(옹스트롬)의 범위를 가지며, 이것은 간극 사이에서 이온들이 다소 쉽게 이동할 수 있도록 해준다.

망상구조 내에서 이온과 물이 쉽게 이동할 수 있는 것은, 화학적·구조적 차이에 따라 변화가 큰 특성인 가역적 탈수반응과 양이온교환을 가능하게 해준다. 탈수반응은 구조 내에서 물이 결합된 방법에 따라 달라진다. 물이 단단하게 결합된 비석은 다소 높은 온도에서 탈수가 일어난다. 이에 반해 큰 간극을 갖는 일부 비석은 낮은 온도에서 약간의 물이 탈수되기도 한다. 이온교환의 속도는 간극들의 연결상태와 크기에 의해 결정된다. 어떤 이온은 특수한 구조적 성질 때문에 제한되기도 한다.

비석의 성질을 이용하여 특정한 구조적·화학적 특성을 갖는 비석이 상업적으로 생산되고 있다. 이런 상업적인 용도에는 원유 정제에 이용되는 탄화수소의 분리, 기체와 액체의 건조, 선택적 분자 흡착에 의한 오염의 조절 등이 포함된다. 천연 비석은 유체나 증기로부터의 침전에 의해 형성되어, 염기성 화산암 내의 공동을 충전하는 형태로 산출된다. 비석은 퇴적암에서 화산 유리의 변질산물로 산출되고, 쇄설성 암석에서 교결물의 역할을 하며, 해양기원의 화학적 퇴적암에서도 발견된다.

광범위한 비석광상은 모든 대양에서 발견된다. 변성암은 상대적인 변성도를 결정하는 데 유용한 비석광물들을 포함하며, 이런 광물들은 장석과 화산 유리의 변질로 형성된다.

광물명
화학식
광택모스
경도
비중정벽벽개굴절률결정계
공간군
비고
고나다이트
Na2CaAI4Si6O20·5H2O
무색, 백색,
분홍색, 갈색
유리광택52.3소구체 α=1.497~1.506
γ=1.499~1.508
사방정계 
그멜리나이트
(Na2, Ca)AI2
Si4O12·6H2O
무색, 백색 :
황색빛, 녹색빛, 적백색
유리광택41/22.1잘 형성된 결정하나의 양호한 벽개ε=1.474~1.480
ω=1.476~1.494
육방정계
P이미지mc
 
내트롤라이트
Na2(AI2Si3O10)·2H2O
무색, 백색, 회색, 황색, 적색, 분홍색유리광택-진주광택52.2~2.3길쭉한 주상 결정 :
섬유 모양의 방사상 집합체
하나의 완전한 벽개α=1.473~1.483
β=1.476~1.486
γ=1.485~1.496
사방정계
Fdd2
초전기
캐버자이트
(Ca, Na2)AI2
Si4O12·6H2O
백색, 선홍색유리광택41/22.0~2.1이쇄성, 투명-반투명,
6면체 모양의 능면체
불량한 벽개ω
=1.470~1.494
ε
육방정계
R3m
 
다키아다이트
(K2, Na2, Ca)5AI5
Si19O48·18H2O
무색 4~41/22.2주상의 쌍정하나의 판상 벽개α=1.491
β=1.496
γ=1.499
단사정계
C2/m
 
레빈
CaAI2Si4O12·6H2O
무색, 백색, 회색빛, 적색빛, 황색빛유리광택4~41/22.1능면체 결정 ε=1.491~1.500
ω=1.496~1.505
육빙장계
R3m
 
로몬타이트
CaAI2Si4O12·4H2O
백색-황색, 회색 : 가끔 적색유리광택3~42.2~2.3주상 결정2개의
양호한 벽개
α=1.502~1.514
β=1.512~1.522
γ=1.514~1.525
단사정계
C2 또는
Cm
 
메솔라이트
Na2Ca2AI6Si9O30·8H2O
무색-백색 : 황색, 회색, 분홍색, 적색유리광택-진주광택52.3침상 결정의 집합체 : 거의 모두 쌍정하나의 완전한 벽개α=1.505~1.507
β=1.505~1.507
γ=1.506~1.508
단사정계
C2
화학적으로 내트롤라이트와
스콜레 사이트의 중간
모데나이트
(Na2, K2, Ca)AI2
Si10O24·7H2O
무색, 백색 : 적색, 갈색, 황색유리광택3~42.1~2.2미세하고 투명한 이쇄성의 관 모양 결정 : 꽃 모양하나는 완전한, 하나는 양호한 벽개α=1.472~1.483
β=1.475~1.485
γ=1.477~1.487
사방정계
Cmcm 또는 Cmc2
 
방비석
NaAISi2O6·H2O
무색, 백색, 회색, 분홍색유리광택5~51/22.2~2.3투명-거의 불투명, 이쇄성, 잘 형성된 결정 : 방사상집합체매우 불량한 벽개Π=1.479~1.493등축정계
Ia3d
이온교환과 탈수성 때문에
불석으로, 구조 때문에
준장석으로 분류됨
브루스테라이트
(Sr, Ba, Ca)AI2Si6O16·5H2O
백색 : 황색, 회색 52.5주상 결정판상 벽개α=1.510
β=1.512
γ=1.523
단사정계
P이미지
 
스콜레사이트
Ca2AI4Si6O20·6H2O
무색-백색 : 회색, 분홍색, 적색, 황색유리광택-견사광택52.2~2.3긴 주상 결정, 흔히 쌍정 : 방사상 결정 집합체 : 섬유상 집합체하나의 거의 완전한 벽개α=1.507~1.513
β=1.516~1.520
γ=1.517~1.521
단사정계

Cc
 
스틸바이트
(Ca, Na2, K2)4AI8
Si28O72·28H2O
백색 : 황색, 적색, 갈색유리광택31/2~42.1~2.2다발 모양 결정 집합체 : 십자 같은 투입쌍정하나의 매우 양호한 벽개α=1.484~1.500
β=1.492~1.507
γ=1.494~1.513
단사정계
C2/m
 
에딩토나이트
BaAI2Si3O10·3H2O
무색, 백색, 분홍색, 갈색유리광택4~41/22.7~2.8추 모양 결정 : 괴상2개의 벽개α=1.541
β=1.553
γ=1.557
사방정계
(위정방정계)
P21212
초전기
에리오나이트
(Na2, K2, Ca)4.5AI9
Si27O72·27H2O
백색  2.0~2.1양털 모양의 섬유 : 방사상 결정 집합체 ω=1.468~1.472
ε=1.473~1.476
육방정계
P이미지mc
 
에피스틸바이트
CaAI2Si6O16·5H2O
무색, 백색, 연분홍색유리광택42.2다발 모양의 집합체하나의 매우 양호한 벽개α=1.485~1.505
β=1.497~1.515
γ=1.497~1.519
C2/m압전기
와이라카이트
CaAI2Si4O12·2H2O
무색-백색유리광택51/2~62.3보통 쌍정 α=1.498
γ=1.502
단사정계
12/a
 
유가와라이트
CaAI2Si6O16·4H2O
무색-백색유리광택41/22.2편평한 결정불량한 벽개α=1.495
β=1.497
γ=1.504
단사정계
Pc
 
지스몬딘
CaAI2Si2O8·4H2O
무색 또는 백색, 청색빛 회색빛, 적색빛 41/22.2~2.3양추 결정하나의 명료한 벽개α=1.531~1.538
β=1.539~1.543
γ=1.548
단사정계
P이미지
 
클라이놉타일로 라이트
(Na, K)4CaAI6
Si30O72·24H2O
다양하지만 보통 무색 또는 백색유리광택31/2~42.1투명, 이쇄성, 관 모양 결정하나의 완전한 벽개α=1.476~1.488
γ=1.479~1.488
단사정계
12/m
 
톰소나이트
NaCa2AI5Si5
O20·6H2O
무색, 백색 : 분홍색, 갈색유리광택-진주광택5~51/22.1~2.4방사상의 구형 결핵체 : 치밀한 괴상 : 주상하나는 완전한, 하나는 양호한 벽개α=1.497~1.530
β=1.513~1.533
γ=1.518~1.544
사방정계
Pnma
초전기
페리어라이트
(Na, K)4Mg2AI6Si30
O72(OH)2·18H2O
무색, 백색유리광택-진주광택32.2도변상 결정의 방사상 집합체하나의 완전한 벽개α=1.478
β=1.479
γ=1.482
사방정계
Immm
 
포우저사이트
(Na2, Ca)3.5AI,
Si17O48·32H2O
무색, 황색빛 51.9투명-불투명의 둥근 8면체 결정하나의 명료한 벽개Π=1.471~1.480등축정계
Fd3m
불석 중 가장 넓은 구조
필립사이트
(K2, Na2, Ca)3AI6
Si10O32·12H2O
무색, 백색, 분홍색, 황색, 회색유리광택4~41/22.2이쇄성 결정, 보통 투입쌍정2개의 명료한 벽개α=1.483~1.504
β=1.484~1.509
γ=1.486~1.514
단사정계
P이미지 또는 P21
 
하아모톰
BaAI2Si6O16·6H2O
백색-회색 : 황색, 적색, 갈색유리광택41/22.4~2.5십자 모양의 투입쌍정하나의 명료한 벽개α=1.503~1.508
β=1.505~1.509
γ=1.508~1.514
단사정계
P이미지
 
휼란다이트
(Ca, Na2)AI2
Si7O18·6H2O
백색-적색 : 회색, 갈색유리광택-진주광택31/2~42.1~2.2투명, 이쇄성, 관 모양의 결정하나의 완전한 벽개α=1.491~1.505
β=1.493~1.503
γ=1.500~1.512
단사정계
12/m
 
비석광물

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