[2022개정 통합과학] 2.물질과 규칙성 2.물질의 규칙성과 성질 - 3

03. 지각과 생명체 구성 물질의 규칙성

    A. 지각을 구성하는 물질의 규칙성

 

우리는 이 단원에서 물질을 이루는 여러가지 형태의 원소들이 어떤 규칙을 가지고 있는지 알아보고 있습니다.

이번 시간은 우리가 살고 있는 땅을 이루는 물질의 규칙성에 대해 이해해봅시다.

 

같은 지구에 있지만, 지각과 생명체는 ‘재료’가 다릅니다. 지각은 산소와 규소(4족)가 매우 많고, 생명체는 산소·탄소(4족)·수소·질소가 핵심입니다. 왜 이런 차이가 생길까요? 답은 ‘원소의 종류’보다 더 아래 단계, 원자들이 어떤 규칙으로 서로 손을 잡는지에 있습니다.

 

지각을 이루는 대표 재료는 규산염 광물입니다. 규소(Si) 한 개가 산소(O) 네 개와 결합해 ‘규산염 사면체(SiO4)’라는 기본 블록을 만들고, 이 블록이 반복되며 암석의 뼈대를 세웁니다. 이 사면체는 전하가 음(-)으로 치우쳐 있어, 마그네슘(Mg2+), 철(Fe2+) 같은 양이온과 이온 결합을 하거나, 옆 사면체와 산소를 ‘공유’하면서 더 큰 구조로 자라납니다.

 

여기서 핵심 규칙이 등장합니다. 산소를 얼마나 공유하느냐에 따라 사면체 구조가 다섯 가지로 바뀝니다. 거의 공유하지 않으면 ‘독립형’, 한 줄로 이어지면 ‘단사슬’, 두 줄이면 ‘복사슬’, 종이처럼 넓게 퍼지면 ‘판상’, 사방으로 모두 연결되면 ‘망상’ 구조가 됩니다. 공유하는 산소가 많아질수록 Si 한 개당 필요한 산소 수는 줄어들고, 결합은 더 강해집니다. 그래서 독립형은 감람석, 단사슬은 휘석, 복사슬은 각섬석, 판상은 흑운모, 망상은 장석과 석영처럼 서로 다른 성질의 광물이 만들어집니다.

 

결국 지각의 ‘규칙성’은 지각→암석→광물→원소 순서로 내려가며, 그 중심에는 SiO4 사면체의 결합 방식이 있습니다. 이 규칙을 이해하면, 지구 표면이 왜 규소와 산소 중심으로 조직되는지, 그리고 광물의 성질이 왜 구조에 따라 달라지는지를 한 번에 설명할 수 있습니다.

어썸무의 과학실에서 발췌했습니다. (https://awesomoo.tistory.com/5)