"금"을 물리적으로 만들기 어려운 이유가 무엇인가요?

Question

최근에는 다이아몬드도 인공으로 만들어져 판매가 되고 있다고 하는데요. 산업에도 많이쓰이고 좋아하는 금은 만들기가 어렵다고 하는데 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

다이아몬드와 금은 둘 다 자연에서 발견되는 귀한 광물로 인간이 만들기 어렵다는 것은 맞습니다. 하지만 그 이유는 각각 다릅니다.

우선 다이아몬드의 경우 그 구조가 매우 단단하고 복잡해서 인간이 만들기 어렵습니다. 다이아몬드는 탄소 원자들이 매우 강하게 결합하여 이루어진 결정 구조를 가지고 있습니다. 이러한 구조는 자연에서 수백만 년 동안 압력과 온도가 매우 높은 지하에서 형성되어야만 가능한 것이죠. 따라서 인간이 만들어내는 인공 다이아몬드는 이러한 자연적인 과정을 모방하여 만들어지는데 이는 매우 복잡하고 비용이 많이 드는 과정입니다.

반면에 금은 다이아몬드와는 다르게 자연에서 발견되는 순수한 금 광물이 아니라 다른 광물과 함께 혼합되어 있습니다. 따라서 인간이 금을 추출하고 정제하는 과정은 다이아몬드를 만드는 것보다는 비교적 간단합니다. 하지만 여전히 많은 노력과 비용이 필요합니다. 그리고 금은 매우 부드러운 광물이기 때문에 다이아몬드처럼 단단한 결정 구조를 가지지 않습니다. 따라서 금을 다이아몬드처럼 단단하게 만들기는 어렵습니다.

다이아몬드와 금은 각각 다른 용도로 사용되기 때문에 인공으로 만들어지는 과정도 다릅니다. 다이아몬드는 주로 보석이나 절삭 도구로 사용되고 금은 전자 제품이나 액세서리 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 따라서 인간이 만들어내는 인공 다이아몬드와 금의 과정은 각각 다르며 그 이유도 다릅니다. 다이아몬드는 구조가 복잡하고 단단해서 인간이 만들기 어렵고 금은 다이아몬드보다는 간단하지만 여전히 많은 노력과 비용이 필요합니다. 그리고 두 광물은 각각 다른 용도로 사용되기 때문에 인공으로 만들어지는 과정도 다르며 그 이유도 다릅니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

금은 원소 기호 "Au"로 알려진 화학 원소입니다. 금은 물리적으로 만들기 어렵다는 것은, 금을 다른 물질과 반응시켜 다른 물질로부터 금을 분리하는 것이 어렵다는 것을 의미합니다. 이는 금이 자연적으로 존재하는 상태에서는 매우 안정적이고 반응성이 낮기 때문입니다.

금은 지각에서 가장 안정적인 원소 중 하나입니다. 따라서, 금은 지각에서 발견되는 다른 원소와 쉽게 반응하지 않습니다. 금은 화학 반응에서 항상 금속 상태로 존재하며, 다른 화학 원소와 반응할 때도 높은 화학 안정성을 유지합니다.

또한, 금의 높은 밀도와 높은 녹는 점은 금을 다른 물질과 분리하는 데 어려움을 줍니다. 금의 높은 밀도는 금이 더 무거우므로 분리하기 어렵습니다. 높은 녹는 점은 금이 높은 온도에서만 녹을 수 있기 때문입니다. 이러한 이유로 금을 물리적으로 만드는 것은 매우 어렵습니다. 대부분의 금은 지각에서 존재하는 금 광물에서 추출되며, 이는 화학적인 반응을 통해 수행됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

원소는 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자 수에 따라 그 성질이 결정됩니다. 어떤 조작을 통하여 원자핵의 구성이 바뀌면 다른 원소가 되는 것입니다. 예를 들어, 백금(Pt) 원자핵에 중성자를 충돌시키면 금 원자가 만들어질 수 있습니다. 또 원자번호 29번인 구리(Cu)와 원자번호 50번인 주석(Sn)의 원자핵을 융합시키면 양성자수가 79가 되어 금이 만들어집니다. 중세 연금술의 주원료였던 납(Pb)의 양성자 수는 82개입니다. 따라서 납의 원자핵에서 양성자를 세 개만 제거하면 납을 금으로 바꿀 수 있을 것입니다.

하지만 금속 원자는 금속 덩어리를 5천℃ 이상으로 가열해 금속기체를 만들어서 얻습니다. 그리고 핵융합을 위해서는 큰 에너지가 필요하기 때문에 매우 빠른 속도로 가속되어야 합니다. 무조건 빠르다고 되는 것도 아니고 그 속도가 정교하게 조절되어야 합니다. 그런데 거대한 입자가속기와 같은 장치를 만들고 운영하는 비용은 막대한 데 비해 거기서 만들 수 있는 금의 양은 아직까지는 보잘 것이 없으니 연금술이 가능하다고 해도 거기에 뛰어들 수는 없는 것입니다.