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포도송이 결정 레피도라이트/리튬운모(Purple botryoidal Lepidolite) 160606-3 (해외배송 가능상품)

기본 정보
상품명 포도송이 결정 레피도라이트/리튬운모(Purple botryoidal Lepidolite) 160606-3
제조사 화석월드
원산지 브라질(Brazil)
판매가 40,000원
상품코드 P0000UGU
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할인판매가 38,000원 (최대 2,000원 할인)
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S H O P P I N G - T I P

 

화석월드(Fossil & Mineral World)는 화석, 광물, 암석, 보석, 원석 및 운석을 전문 공급하며 전시, 체험, 교육용 교재, 및 박물관 컨설팅, 수입식품 판매업을 전문적으로 하는 회사입니다. 문의할 사항이 있으시다면 저희 홈페이지 Http://www.fossilworld.co.kr을 방문해 주시거나 사무실 02-429-6706으로 연락 주시면 감사하겠습니다.

(Fossilworld is a company that specializes in fossils, minerals, rocks, jewels, original rocks, meteorites. We also specialize in exhibition, training manuals, museum consulting field experiences. If you have questions or comments, please visit our homepage at Http://www.fossilworld.co.kr, give us a call at 02-429-6706, or visit us directly) 

 

일반명(Common Name): 포도송이 결정 레피도라이트/리튬운모(Purple botryoidal Lepidolite) 160606-3

화학식(Formula): KLi2Al(Al, Si)3O10(F, OH)2

산 지(Location): 브라질(Taquaral City Minas Gerais, Brazil)

무 게(Weight): 104g

크기(Size): 50 x 50 x 35mm

수량(Quantity): about 1pieces

레피도라이트(Lepidolite)는 리티아운모(Iithia Mica)라고도 한다. 다양한 운모군 광물의 일종으로 염기성칼륨 및 리듐규산알미늄으로 구성되어있는 가장 흔한 리듐광물이다. 현재 이 광물은 리듐이온 배터리 때문에 유명세를 타고 있는 광물이다. 리듐은 미량이지만 전세계 모든 암석 속에 널리 분포하며, 약 화산암 속에는 약 0.005 % 함유되어 있다. 주요 광물은 레피돌라이트, 스포듀민, 페탈라이트 등이 있다. 리듐을 만들어내는 방식은 레피돌라이트 등의 광석에 산성황산칼륨을 가하여 가열하고, 물로 황산리튬을 추출한다. 알칼리 이외의 금속을 제거하여 탄산칼륨을 써서 탄산리튬을 침전시킨 후 염산에 녹여서 염화리튬을 만든다. 이것과 염화칼륨과의 1:1 혼합액을 400500 ℃에서 전기분해 하면 금속리튬이 생긴다. 순도는 99 % 정도이며, 다시 진공증류를 하면 99.99 % 정도 된다.

 

일반명(Common Name): 리튬운모(Lepidolite)

결정계(Crystal System): 단사정계(Monoclinic)

분류(Class): 규산염광물(Silicates)

아분류(Sub Class): 필로규산염 광물(Phyllosilicates)

그룹(Group): 운모 그룹(Mica Group)

벽개(Cleavage): 얇고 유연한 박편을 만들어주는 완벽한 하나의 벽개를 만든다.

사용처(Uses): 열 절연재, 절연체로 산업적으로 사용

(Color): 핑크색, 보라색, 보라빛 회색, 무색

비중(Gravity): 2.78 ~ 2.85

모스 경도계 경도(Mohs scale hardness): 2.5 ~ 3

조흔색(Streak Color): 흰색

같이 발견되는 광물(Associated Minerals): 석영(Quartz), 장석(Feldspar), 리티아휘석(Spodumene), 앰블리고나이트(Amblygonite), 전기석(Tourmaline), 컬럼바이트(Columbite), 황옥(Topaz), 녹주석(Beryl)

 

내용(Content): 운모에 대해서 알기 위해서는 먼저 운모의 구조에 대해 간단히 살펴볼 필요가 있다.

 

 설명: http://fossilworld.co.kr/web/product/extra/big/fossilworld_8985_2.jpg

 

위의 2가지 그림은 운모 그룹에 속하는 광물인 금운모(Phlogopite)와 백운모(Muscovite)의 결정 구조를 간단하게 나타낸 모식도이다. 운모의 일반적인 화학식은 AB2-3(X,Si)4O10(O,F,OH)2인데 A B, X는 운모의 종류에 따라 다른 원소들이 들어갈 수도 있으며 B에서 2-3 B의 위치에 들어가는 원소가 2개일 수도 있고 3개일 수도 있다는 것을 의미한다. 위의 화학식에서 (X,Si)4O10에 해당하는 부분은 운모 결정에서 사면체를 형성하게 되는데 위의 결정 구조의 맨 아래 부분을 보면 된다. 여기서 X Si는 사면체의 중심 부분에 위치하게 되는데 X Si 50%까지 대체하는 모습을 보여주며 X는 알루미늄(Al)이 보통 그 자리를 차지하지만 베릴륨(Be)이나 붕소(B), (Fe+3)이 그 자리를 대신하기도 한다. 이렇게 맨 아랫부분은 사면체의 결정구조가 연속적으로 나열되게 되며 그 위에 알루미늄(Al)과 같은 작은 금속 이온이 팔면체의 층을 형성하게 된다. 이게 운모 화학식에서 B의 위치에 들어가는 원소인데 알루미늄(Al), 리튬(Li), (Fe), 아연(Zn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 마그네슘(Mg)등이 들어갈 수 있으며 그림에서는 맨 아래 삼각형 바로 윗부분을 보면 된다. 이렇게 맨 아래 사면체 결정이 배열되고 그 위에 팔면체 결정이 만들어진 후 다시 그 위에 아래와 똑같은 사면체 결정이 배열되게 된다. 이렇게 사면체-팔면체-사면체의 결정이 모이고 나면 그 위에 칼륨(K), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 바륨(B), 세슘(Cs)과 같은 양이온이 커다란 결정 층을 형성하게 된다. 운모의 화학식에서 A부분에 해당하는 곳이며 그 위에 다시 사면체-팔면체-사면체가 연속되는 구조를 만들어 나간다. 정리해보면 맨 아래에 (X,Si)4O10이 사면체 결정 구조를 만들어 놓고 그 위에 B에 해당하는 작은 크기의 금속을 중심으로 팔면체가 형성이 되고 그 위에 다시 (X,Si)4O10의 사면체 결정이 만들어 진 후에 A에 해당하는 커다란 금속이 중간 층을 이루어 주는 결정구조를 가지게 되는 것이다

 

위에서 보았듯 운모(Mica)는 기본적으로 층상구조를 하기 때문에 저면벽개(Basal Cleavage / 얇은 판처럼 쪼개지는)의 특징을 가진다. 층상으로 잘 쪼개지지만 그 결정 방향으로의 결합은 제법 단단하기 때문에 구부리고 난 다음 필 때 원래 모양을 유지할 정도의 유연성을 가지고 있다. 이 운모 그룹은 광물 그룹 중에 아주 큰 그룹에 속하는데 기본적으로 백운모(Muscovite), 흑운모(Biotite), 리튬운모(Lepidolite)가 잘 알려져 있는 편이다. 기본적으로 운모는 화성암, 변성암, 퇴적암을 포함하는 모든 암석에서 발견될 정도로 암석을 형성하는 중요 광물이다. 비록 층상으로 얇은 운모의 구조는 잘 깨지는 편이지만 운모 결정은 고온, 고압, 전기, 심지어 부식 환경에서조차 엄청난 저항성을 보여주기 때문에 전자산업에서 빼놓을 수 없는 중요 광물로 자리매김을 하고 있다

 

운모는 기본적으로 AB2-3(X,Si)4O10(O,F,OH)2의 화학식을 가지는데 크게 True Micas, Brittle Micas, Interlayer-deficient Micas 3개의 그룹으로 나뉘게 된다. 먼저 True Micas A위치에 칼륨(K+), 나트륨(Na+)처럼 +1가의 양이온들이 주로 위치하게 되며 Brittle Micas A위치에 칼슘(Ca2+), 바륨(Ba2+)과 같이 +2가의 양이온이 위치하게 된다. 마지막으로 Interlayer-deficient Micas는 수운모(Hydromicas)라고도 불리는데 A위치의 이온이 다른 운모보다 부족한 것들의 그룹이다. 그리고 위의 3개 그룹은 B 이온의 개수에 따라 더 세분화되게 된다. 위에서 언급되었듯이 B가 팔면체의 중심부분을 차지한다고 했는데 B이온이 2 ~ 2.5개 있으면 Dioctahedral Micas라고 부르며 2.5 ~ 3개 있으면 Triooctahedral Micas라고 분류를 하게 된다. 기본적인 분류는 아래를 참고하면 된다. 더 많은 그룹이 있지만 대표적인 광물들만 몇몇 나열이 되어 있다

 

운모의 분류(Mica Classification)

순 운모

(True Micas)

이중팔면체

(Dioctahedral)

백운모(Muscovite), 알루미늄셀라도나이트(Aluminoceladonite), -셀라도나이트(Ferro-Celadonite),

-알루늄세라도나이트(Ferro-Aluminoceladonite), 셀라도나이트(Celadonite), 바나딘 운모(Roscoelite),

크롬파이라이트(Chromphyllite), 붕소백운모(Boromuscovite), 나트륨운모(Paragonite),

세슘운모(Nanpingite), 암모늄운모(Tobelite)

삼중팔면체

(Trioctahedral)

흑운모(Biotite), 철운모(Annite), 헨드릭사이트(Hendricksite), 시데로필라이트(Siderophyllite), 금운모(Phlogopite) 리튬운모(Lepidolite),이스토나이트(Eastonite), 백수운모(Shirozulite), 양주명운모(Yangzhumingite), 몬도라이트(Montdorite), 테니올라이트(Tainiolite), 노리샤이트(Norrishite), 폴리리티오나이트(Polylithionite), 트리리티오나이트(Trilithionite), 마스토미라이트(Masutomilite), 테트라페리아나이트(Tetra-Ferri-Annite), 사마천금운모(Tetra-Ferriphlogopite), 에스피돌라이트(Aspidolite), 프라이스워가(Preiswerkite), 에페사이트(Ephesite)

취성 운모

(Brittle Micas)

이중팔면체

(Dioctahedral)

진주운모(Margarite),

췌네카이트(Chernykhite)

삼중팔면체

(Trioctahedral)

비티아이트(Bityite), 클린토나이트(Clintonite), 에넨디다(Anandite), 키노쉬돌라이트(Kinoshitalite),

불소-키노쉬돌라이트(Fluorokinoshitalite)

내부층위가 부족한 운모 (Interlayer-deficient)

이중팔면체

(Dioctahedral)

브라말라이트(Brammallite), 가수운모/일라이트(Illite),

해록석(Glauconite)

삼중팔면체

(Trioctahedral)

원사이트(Wonesite)

 

이 표본은 이 중 True Micas Trioctahedral에 속하는 금운모(Phlogopite)이다. 화학식을 보면 KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2인데 운모의 일반 화학식인 AB2-3(X,Si)4O10(O,F,OH)2와 비교해서 살펴보면 더 이해하기 쉽다.먼저 X의 위치에 가장 많이 오는 알루미늄(Al)이 들어와 AlSi3O10이 사면체 결정을 형성하고 있으며 Trioctahedral에 해당하기 때문에 B위치에 3개의 원소가 들어가야 하는데 마그네슘(Mg) 3개 들어가서 팔면체의 중심을 형성하고 있다. 그리고 True Micas에 해당하기 때문에 A의 위치에 +1가의 양이온이 들어가야 하는데 칼륨(K)이 들어간 것을 알 수 있다

 

모든 운모가 절연성, 단열성, 등등 저항성이 우수하지만 금운모는 다른 운모들보다 유독 우수한 편이다. 한 예로 백운모(Muscovite) 500℃를 초과하는 온도에서는 그 기능을 잃지만 금운모는 1000℃에서도 이용이 가능하다. 하지만 아직은 백운모가 더 많이 사용되고 있는데 금운모의 가격이 다른 운모보다 훨씬 비싸기 때문이다. 하지만 높은 온도에서 사용해야 하는 특정 환경에서 문제가 생길 때면 금운모가 항상 사용되고 있다

 

운모들은 다 비슷한 결정형, 특징을 보이기 때문에 화학적인 특정 검사가 없이는 정확히 어떤 운모인지 확인하는 것은 쉽지가 않다. 그나마 육안으로 구별 가능한 것이 바로 색이다. 금운모는 특징, 외형 등이 비슷한 흑운모와 많이 비교되는데 금운모가 조금 더 밝은 노랑, 금빛을 띄기 때문에 외관상으로 구분을 어느 정도 짓고 있긴 하다. 같은 운모라도 이렇게 색이나 다른 특징들이 차이가 나는 것은 운모 구조 내에서 약간의 결정 구조의 차이나 원소들의 차이점이라고 보면 된다. 운모는 오늘날 첨단산업에서 뺄 수 없을 정도로 아주 중요한 광물이며 이 표본을 통해 운모의 중요성에 대해 알아갈 계기가 될 것이다.

 

[전기차에 이용될 리듐배터리]

배터리 무게의 반절 정도는 일반 구조재료인 알루미늄, 플라스틱, 철강, 구리 등이 차지하며, 음극과 양극 그리고 분리판이 핵심재료다. 양극재료는 리튬금속산화물인데 Li-Ni-Co-Al(NCA), Li-Ni-Mn-Co(NMC), Li-Mn-Spinel(LMO), Li-Titanate(LTO), LiFePO4(LFP)계 등 다양하다. 조성마다 에너지 밀도가 다르고 특성이 다르므로 개발자마다 다른 접근방법을 사용한다.

전 세계적으로 새로운 배터리 조성과 기술들이 활발하게 연구되고 있기 때문에 2020년대에는 에너지 밀도가 500Wh/kg 1000Wh/kg이상으로, 재충전횟수도 4000(하루 1회면 11) 이상으로 증가할 수 있으며, 주행거리도 300~800km로 증가한다고 본다.

리튬은 지구 상에 널리 분포되어 있지만 원소 형태로 존재하지 않는다. 지표면에 고루 함유되어 있지만 함량이 20~70ppm 정도로 매우 낮다. 그래서 광물학 사전에서는 리튬을 상대적으로 희귀한 원소로 분류한다. 모든 바위 속, 해수 속에 들어 있지만 농도가 너무 낮아서 대량생산하기 힘들기 때문이다. 리튬 함유광석으론 리티아 휘석(spodumene, (LiAlSi2O6), 엽장석(petalite, LiAlSi4O10) 리튬운모(lepidolite, K(Li,Al,Rb)3(Al,Si)4O10(F,OH)2) 등이 있다. 주로 미국, 캐나다, 브라질, 호주, 중국, 짐바브웨, 러시아에 있다.

 

*포도상의 결정을 갖는 광물들

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