금이 순수한지 어떻게 테스트할 수 있나요? 일부 방법은 다른 방법보다 더 파괴적입니다.

시드니 공과대학교 명예교수

Michael Cortie는 이 기사의 혜택을 받을 수 있는 회사 또는 조직에서 일하거나 컨설팅하거나 주식을 소유하거나 자금을 지원받지 않으며 학술 임명 외에는 관련 제휴 관계를 공개하지 않았습니다.

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금에 관해서는 얼마나 순수한가요? 그리고 누가 그걸 어떻게 알죠?

퍼스 조폐국에 대한 최근 폭로에서 알 수 있듯이 금 구매자와 판매자는 순도를 매우 중요하게 여깁니다. 상하이금거래소(Shanghai Gold Exchange)에 판매된 약 90억 달러(A$) 상당의 금에서 발견된 불순물에 대한 의문이 제기되었습니다.

금은 99.99%(또는 "4N") 순도에 대한 업계 표준을 충족한 것으로 알려졌으나, 은 수준에 대해 추가로 합의된 사양을 충족하지 못했습니다.

금의 순도를 테스트하는 문제는 수천년 동안 계속되어 왔으며 점점 더 정확한 방법이 고안되었습니다. 그러나 이러한 기술에도 불구하고 금 산업은 대부분 여전히 신뢰와 명성을 바탕으로 운영되고 있습니다.

고대 그리스의 수학자 아르키메데스는 욕조에 들어가면서 금의 순도를 시험하는 한 가지 방법을 떠올렸다고 합니다.

이야기에 따르면 시라쿠사의 왕은 수학자에게 금관이 순수한 금속으로 만들어졌는지, 아니면 부정직한 금세공인이 불순물을 섞은 것인지 확인하라고 요청했습니다.

문제를 생각한 뒤, 아르키메데스는 목욕을 하다가 그가 들어서자 물의 수위가 높아지는 것을 발견했습니다. 그는 즉시 뛰쳐나와 “유레카!”를 외치며 거리로 달려갔습니다. (또는 “찾았습니다!”).

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그는 왕관을 물에 담그면 그 부피와 밀도를 결정할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 금은 대부분의 다른 금속보다 밀도가 높기 때문에 이를 사용하여 크라운의 순도를 측정할 수 있습니다.

이야기의 역사적 정확성과 그가 사용한 테스트의 정확한 메커니즘에 대해 논쟁이 있지만 요점은 아르키메데스가 그의 논문 On Floating Bodies에서 제시한 원칙을 유지하는 것입니다.

아르키메데스의 방법은 독창성에도 불구하고 오늘날에는 사용되지 않습니다. 현대 금 산업에서 사용되는 가장 일반적인 방법으로는 화재 분석, X선 형광 및 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(또는 ICP-MS)이 있습니다.

화재 분석은 특징 표시 산업(예: 보석류의 금을 9캐럿 또는 18캐럿으로 인증하기 위해)에서 사용되는 전통적인 방법이며 금광에서 광석의 품질을 테스트하는 데 자주 사용됩니다.

이것은 파괴적인 방법이므로 아르키메데스에게는 효과가 없었을 것입니다. 테스트 중인 항목에서 소량의 금속을 채취하여 다양한 화학 물질과 섞은 다음 용광로나 도가니에서 녹입니다.

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이 과정은 금을 제외한 모든 것을 제거하도록 설계되었습니다. 그래서 넣은 샘플과 꺼낸 금의 무게를 달아 보면 그 샘플이 얼마나 순수한지 알 수 있습니다.

그러나 화재 분석은 금의 양만 테스트하며 샘플에 다른 성분이 있는지는 알려주지 않습니다.

또 다른 일반적인 테스트(이 테스트는 비파괴 테스트)에는 X선 형광이 포함됩니다. 테스트하려는 항목에 X선을 발사하면 샘플의 원자가 여기되어 서로 다른 파장의 X선이 방출됩니다. 이러한 파장을 분석하면 샘플에 무엇이 들어 있는지 알 수 있습니다. 기계는 금, 은, 구리 등의 양을 알려주는 판독값을 제공합니다.

실제 정밀도를 얻으려면 시도해 볼 수 있는 더 다양하고 정교한 테스트가 몇 가지 있습니다. 호주에서는 ICP-MS(유도 결합 플라즈마 질량 분석기)가 "최적 표준"이 될 것입니다.

이 과정은 샘플을 효과적으로 기화시킨 다음 샘플에 포함된 다양한 원자의 무게를 측정합니다. 이는 10억분의 1의 정확도로 샘플의 구성을 알려줄 수 있습니다.