금은 다른 금속에 달라붙는 자성을 가지는가?

'금'은 5500년 이상 전부터 가치가 높은 매력적인 금속으로 알려져 있습니다. 자연계에서 유리금속으로 발견되는 경우도 있지만, 대부분의 금은 방해석, 텔루르, 석영, 아연, 구리, 납 등과 함께 발견됩니다.

과학자들은 수십 년에 걸쳐 금을 연구했고 그 특성이 매크로 스케일과 나노 스케일에서 다르다는 것을 발견했습니다. 설명하기에는 상당히 복잡하지만 간결하게 대답하면 금은 비자성입니다.

순금은 자석에 끌리지 않습니다. 그러나 24캐럿 이하의 금에는 철이나 니켈과 같은 다른 물질이 포함되어 딱딱하고 긁히기 어렵습니다. 이러한 불순물이 포함된 금은 큰 자기장 아래에서 약한 자성을 띱니다.

그렇다고 해서 자석을 이용해 정확하게 검사할 수 있는 것은 아닙니다. 자석에 끌리지 않는 경우에도 알루미늄, 구리, 은과 같은 비자성 물체가 포함될 수 있습니다. 그러므로 금이 자기를 띠지 않아도 순금이라는 것을 보증하는 것은 아닙니다.

▣ 금의 본질
금은 순수한 상태에서 약간 붉은 황색을 띠고 부드럽고 치밀하며 가단성 있는 금속입니다. 금원자는 79개의 양성자, 79개의 전자, 118개의 중성자로 구성됩니다. 전자가 많기 때문에 전기의 전도성이 높고 특정 고에너지 용도의 전기배선에 사용됩니다.

금은 표준 환경에서 고체이며 가장 반응하기 어려운 금속 중 하나이며 열과 전기전도성이 우수합니다. 은이나 구리와 같은 다른 소재와 달리 금은 변색하지 않고 장기간에 걸쳐 전도성을 유지합니다.

금은 엄청난 연성을 가지고 있습니다. 아주 얇은 철사로 늘릴 수 있습니다. 1온스의 금으로 50마일의 얇은 금선을 만들 수 있습니다.

또한 금은 가단성이 있어서 매우 얇은 시트로 펼칠 수 있습니다. 1온스의 금은 9평방미터 이상의 면적을 커버하기에 충분히 얇게 만들 수 있습니다.

▣ 금은 왜 자기를 띠지 않는가?
이것을 이해하기 위해서는 물질의 자기특성을 알아야 합니다. 물질의 자기특성은 전자와 그 배열에서 비롯됩니다.

모든 금속은 원자량과 원자번호를 기반으로 일정 수의 전자를 포함합니다. 원자의 전자와 양성자는 가능한 한 효율적인 방식으로 자신을 배치합니다.

구체적으로 전자는 원자핵 주위에 껍질을 만들어 배치되어 있습니다. 전자는 원자의 궤도와 부각을 이동합니다. 원자핵에 가까운 전자는 에너지가 낮고 먼 전자는 에너지가 높습니다.

일부 원자들은 최외각에 홀전자를 가집니다. 이 홀전자는 자유롭게 회전하여 자성의 원인이 됩니다. 홀전자의 수가 많을수록 자기를 띤 물질이 됩니다.

예를 들어 철은 보통 가장 바깥 껍질에 네 개의 홀전자를 가지고 있습니다. 따라서 자석에 강하게 끌릴 수 있습니다. 한편 금은 홀전자가 1개밖에 없기 때문에 의미 있는 자극을 형성하기 어려운 것입니다.

또한 물질의 자성은 크게 세 가지로 분류됩니다.

・반자성은 외부로부터 자기장을 걸면 물질이 반발하는 현상입니다.
・강자성은 어느 물질이 자석에 끌리거나 영구자석을 형성하는 기본적인 메커니즘입니다.
・상자성은 외부의 자기장에 약하게 끌려 자계의 방향으로 유도 자기장을 형성합니다.

금에는 반자성과 상자성 특성이 모두 있기 때문에 효과가 상쇄될 수 있습니다. 두 가지 효과를 모두 상쇄하거나 두 효과 중 하나만 강화하는 특별한 자석은 존재하지 않습니다. 그러므로 금은 자석에 끌려가거나 반발하지 않습니다.

▣ 금이 진짜인지를 구별하는 방법
18금이나 22금 등 불순물이 많은 금은 강자성 물질로 구성되어 있습니다. 이 물질은 금을 더 단단하고 마모나 휨에 강하게 하기 위해 첨가됩니다.

이 경우 금의 자성은 첨가된 금속에 따라 달라집니다. 예를 들어 제조업체가 금과 철을 혼합하면 고자성 합금이 생성됩니다. 은과 혼합하면 비자성 화이트 골드가 됩니다.

금을 가공한 보석에는 다양한 물질이 포함되어 있으므로 자석을 사용하여 금의 순도를 정확하게 조사할 수 없습니다. 그러나 금이 자석에 끌리면 순금이 아니라는 것을 알 수 있습니다.

자석은 금화와 금괴를 검사하는 데 유용합니다. 판매자가 금화가 99% 이상의 순도라고 주장한다면 자석의 영향을 받지 않을 것입니다.

금의 순도를 판정하는 다른 유용한 방법은 다음과 같습니다.

1. 순도 검증 극인과 상표 찾기
미국에서 구입한 모든 금과 은 보석은 고품질의 상표를 가지고 있습니다.

2. 산성 시험을 실시한다
금은 아쿠아 레지아(염산과 질산의 혼합액)에 녹아 버립니다.

3. X선 분광계 사용
이 검사기는 금이나 기타 귀금속을 손상시키지 않고 함량을 측정합니다. 예를 들어 Niton DXL 귀금속 분석기는 22종 이상의 귀금속과 미량의 합금원소의 존재와 농도를 측정할 수 있습니다.

▣ 금의 자기에 관한 최근 연구 이것저것
2016년 도호쿠 대학의 연구팀은 금이 온도 구배로 인한 열에서 자화됨을 발견했습니다. 이 연구는 스핀 주입에 의해 변화하는 전자 수송 특성에도 주목하고 있으며, 따라서 일반적인 금속에서 비평형 자화의 생성과 검출을 위한 다양한 접근법을 제공합니다.

매크로 스케일에서 금은 반자성으로 분류됩니다. 즉, 자기장에 의해 반발하고 영구자석을 형성할 수 없습니다. 그러나 나노스케일로 관찰하기 시작하면 기묘해집니다. 금원자의 작은 클러스터는 상자성을 나타내며, 이는 다른 자성금속을 끌어당길 수 있음을 의미합니다. 2017년 브라질 리오그란데 연방대학의 연구자들은 단 2개의 원자입자로 구성된 금 클러스터를 분석했습니다. 그들의 계산은 클러스터 내에서 2개의 홀전자(1개의 금 원자는 최외각에 1개의 홀전자를 가진다)가 쌍을 형성하지 않는다는 것을 밝혀냈습니다. 오히려 단독이 더 안정적입니다. 이 효과는 클러스터가 클수록 약해집니다. 즉, 금입자가 커질수록 자기특성은 약해집니다.

▣ 기타 정보
거의 모든 금속탐지기는 금, 백금, 은 및 청동을 찾기 위하여 디자인됩니다. 금속탐지기는 높은 주파수에서 작동하고 서치코일에서 전자기장을 지면으로 보냅니다. 전자기장 범위 내에 있는 금과 같은 대상 금속은 에너지를 얻고 자체 전자기 주파수를 재전송합니다.
최근 금광 탐지기는 0~75kHz에서 작동합니다. 여러 코일이 내장되어 있으며 송신기와 수신기로 동시에 작동합니다. 다목적 금속탐지기는 다른 지형에서 귀금속 신호에 매우 효과적입니다. Fisher 22, Garrett Ace 400, Bounty Hunter Legacy 2500은 인기 있는 초보자용 보석검출기입니다.

암석 시료를 화학적으로 분석한 결과, 지각의 상단 4킬로미터에는 약 1220억 톤의 금이 포함되어 있음을 알 수 있습니다. 채굴할 수 있을 만큼 농축되어 있는 것은 그 중 일부입니다. 바다에도 많은 금이 매장되어 있고 대서양과 북태평양에는 평균 1억 톤의 해수에 1g의 금이 포함되어 있습니다. 지금까지 인류가 발견한 금의 양은 24만 4,000톤이고 대부분은 중국, 호주, 러시아, 미국 등 4개국에서 나옵니다.

보석산업은 세계 금 수요의 50% 이상을 차지합니다. 중국과 인도는 양적으로 압도적으로 큰 시장이며 현재 세계의 금 수요의 절반 이상을 차지합니다. 전세계 금 수요의 약 8%가 전자기기, 의료 및 기술적 용도에 사용됩니다. 현재의 금의 이용방법의 대부분은 최근 40년 사이에 개발된 것으로 이 추세는 앞으로도 계속될 것입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 「金」はマグネット？　他の金属にくっつく磁性を持つのか？
https://www.seleqt.net/topic/is-gold-magnetic/