Borazon[1] / Qingsongite[2]
제너럴 일렉트릭에서 개발한 질화붕소(boron nitride, BN) 결정 중에서 입방격자 구조를 갖는 광물의 상표명. 학술적 명칭은 입방격자질화붕소(Cubic Boron Nitride; CBN)이다. 모스경도 9.75로 다이아몬드에 이어 물질 가운데 두번째로 높은 경도를 가졌다. 성질도 다이아몬드와 흡사하고, 다이아몬드에 어느정도 흠집을 내는 것도 가능하다.
원래 질소와 붕소는 옥텟 규칙에 따라 결합을 3개까지 할 수 있지만, 질소와 붕소가 서로 결합하게 되면 질소는 비공유 전자쌍이 한 쌍 남고, 붕소는 전자쌍이 한 쌍 모자라서 질소와 붕소끼리 배위 결합을 할 수 있게 된다. 그래서 탄소와 비슷한 구조를 만들 수 있는 것이다. 실제로 이온갭과 공유갭의 정도를 이론적으로 계산해봐도 공유갭의 값이 더 높아 사실상 공유결합에 더 가까운 셈이다.
보라존은 광물로서는 대단히 이례적으로, 자연에서 발견되기 앞서 인공적으로 합성되었다.[3] 보라존이 인공적으로 합성된 것이 1957년인데, 52년이 지난 2009년에서야 티베트에서 자연적으로 형성된 보라존이 발견되어 발견자 '팡 칭송' 박사[4]의 이름을 따 'qingsongite'라는 이름이 붙었다. 한국어 발음으론 '칭송아이트'정도가 된다. https://www.mindat.org/min-43792.html 맨틀 깊숙한 곳에서 만들어지는 알려진 유일한 붕소 계열 광물이다. https://en.wikipedia.org/wiki/Qingsongite
인공적으로 생산할 때는 질소와 붕소를 섭씨 1500도, 62000기압에서 반응시켜서 만든다. 완성된 결정의 모양은 다이아몬드와 같으나 격자당 두 종류의 원자가 1대 1의 비율로 있기에 사실상 엄밀히 말하자면 섬아연석 구조인 Zinc blende 구조다. 대개 노란색이나 검은색을 띤다.
금속류를 갈아내기 위한 연마재로 많이 사용되는데 그 이유는 다이아몬드가 경도야 더 높지만 금속을 갈아내는 과정에서 발생하는 고온을 완전히 버틸 수 없기 때문이다. 다이아몬드는 공유결합으로 이루어진 탄소 동소체이기 때문에 대기압 상태에서 고온에 노출되면 더 안정한 동소체인 흑연으로 상전이되며 산소가 같이 존재하면 그대로 상전이와 동시에 연소해서 이산화 탄소가 되어 날아간다.[5] 특히나 다이아몬드는 철과 친화력이 강해서 철을 갈아낼때는 그 고온환경에서 철하고 빠르게 반응해서 상황이 더 악화되며 마모가 급속도로 일어난다. 주로 강철과 같은 금속 표면에 접착시키거나 청동, 페놀수지와 같은 소결재를 사용해 뭉쳐 연마용 공구로서 사용한다.
[1]
Boron(붕소)+Azoto(질소)
[2]
광물로서의 이름
[3]
광물은 아니지만 자연에서 발견되지 않거나, 발견되기 이전에 합성된 다른 예시는 의외로 가까운 곳에 몇 가지가 있는데, 바로
나일론,
플라스틱, 그리고
불산을 제외한 대다수의 불소화합물(
프레온,
테플론 등)이 있다. 이들은 광물은 아니다. 다만, 플라스틱은 자연에 흘러들어가 바위에 눌어붙고 심해에서 압축되어 발견되면서 마치 암석처럼 발견되고 있기는 하다.
[4]
여담으로 팡 박사는 칭송아이트 발견 1년후인 2010년 별세했다.
[5]
복잡하게 설명되어있지만 한마디로 불이 붙어서 탄다는 소리다.