Самый мягкий металл по шкале мооса. Минералогическая шкала твёрдости, относительная шкала твёрдости минералов, металлов
Мы знаем, что камни и минералы – это твердые вещества. Но много кто не знает, что их твердость можно определить при помощи специальной шкалы. Создана она была еще в 19 веке минералогом из Германии Фридрихом Моосом и с тех пор носит его имя. Цель создания шкалы Мооса – оценка твердости камней путем механического повреждения одним элементом другого. Таким образом, работает схема «мягче-плотнее» и в процессе выясняется, какая относительная твердость минералов.
Основной принцип
Шкала Мооса содержит 10 минералов и принцип ее работы заключается в том, что каждый элемент в ней своими острыми углами царапает соседний. Для того, чтобы было удобнее, можно на один конец металлической трубки насадить камень, закрепив его на эпоксидной смоле. Затем эталонным минералом проводите по испытуемому камню, царапая его же. Под влиянием острия эталонного камня, проверяемый минерал будет деформироваться, несмотря не его хрупкость. Царапать необходимо стараться осторожными, нерезкими движениями, чтобы избежать каких-либо повреждений образца. Когда твёрдость камня проверена и понятно ее приближенность к нужному стандарту, сделанную царапину нужно аккуратно протереть и рассмотреть под увеличительным стеклом. Это необходимо для того, чтобы наверняка удостовериться, что царапина была сделана.
В наше время начали выпускать специальные карандаши и в них встроили вместо грифелей минеральные стержни, которые и являются составляющими шкалы Мооса. Также для определения твердости различных минералов можно использовать и подручные средства, такие как, карандаш, кухонная соль, монета из меди, гвоздь, стекло, нож из стали, и напильник. В большинстве случаев проверку лучше начинать со стекла, так как его твердый индекс равен середине показателей по шкале Мооса. Но знайте и то, что домашние приспособления и предметы не всегда могут показать правильный результат. Не стоит обходить стороной и тот факт, что во всех случаях проверки на прочность необходимо испытывать только свежую сторону камня.
Раньше определить твердость по Моосу могли только либо коллекционеры драгоценных камней, либо ювелиры. Сейчас же развили искусственное взращивание минералов, например, таких, как кварцевый камень, поэтому проверки по шкале Мооса можно получить не совсем точные. Среди недостатков данного способа можно отметить один – возможность повреждения камня, но преимущество неслабое – нет необходимости в наличие специальной лаборатории и не нужно много тратиться на оборудование.
Шкала твердости Фридриха Мооса рассортировала минералы по такому принципу – те, которые проходят проверку и их показатели превышают отметку 7, являются твердыми камнями. А вот те, которые ниже семи слабые и поддаются стиранию обычной пылью, потому как в составе этой пыли есть микроскопические частицы кварца, а они, в свою очередь по шкале имеют седьмую прочность. Минералы, имеющие показатели ниже семизначной отметки, достаточно скоро тускнеют, полировка их стирается, и очень царапаются при контактах с камнями, которые тверже их.
Существует специальная таблица минералов, по которой можно определить степень твердости по Моосу на царапанье и определить жесткость шлифования по Розивалю. Шкала Розиваля возникла после методики Мооса, которая и была взята за основу. Некие изменения коснулись только замены абстрактных номеров на значения твердости шлифовки. Показатели для этой шкалы получили при помощи такого устройства, как твердометр, где именно он показал измерение прочности камней при шлифовании их абразивами. Но, несмотря на то, что по шкале немецкого минералога можно получить меньшую точность, все же именно она более заманивает к использованию.
При исследовании камня важна не только его плотность, а еще и спайность. Это способность камней раскалываться по направлению своей кристаллической структуры и, таким способом, образовывать гладкие грани. Что интересно, камни могут раскалываться на кристаллики, которые абсолютно разные по форме.
Применение шкалы
Ювелиры уверенны, что необходимо обязательно учитывать при огранке спайность камня, так как он может расколоться и по граням самой этой спайности. Любопытный факт, что такие драгоценные камни как изумруд и аквамарин имеют очень слабую спайность, но это не отменяет того утверждения, что они являются очень хрупкими по своей прочности. Такие же сложности при работе с огранкой имеются и с топазами. У них совершенная спайность, которая строится перпендикулярно в направлении удлинения кристалла. При работе с ними нужно быть предельно осторожными. А вот алмаз имеет свойство распадаться на правильные восьмигранники, которые состоят из таких же правильных восьми треугольников.
Существует специальная таблица наипростейшего определения плотности камней, где можно наблюдать градацию минералов по сравнительной шкале Мооса. Под первым номером в ней размещен тальк, скоблить который можно и ногтем. Затем на ступень выше поднимается гипс, царапать его можно также, как и своего предшественника, указанного выше. Третье место досталось кальциту, прочность которого выявит медная монета. За кальцитом на четвертом месте расположился флюорит и его плотность способен определить и обычный нож. Пятое место за апатитом, в твердости которого удостовериться поможет все тот же кухонный нож, а вот седьмое место досталось ортоклазу, для определения, прочности которого понадобится напильник. Кварц забрал себе восьмое место и поцарапать его может стекло. На девятом месте «засел» корунд, оставив главное место для алмаза по шкале Мооса, как самый почетный и прочный минерал.
Может, кому-нибудь будет еще интересно узнать свойства гранита, который считается одним из самых твердых камней. Он достаточно вынослив и ему не страшны кислотное воздействие, какие-либо атмосферные явления, в том числе и перепады температур, он очень стойко терпит удары. Прочность его по Моосу равняется восьми, а кварцевых частиц в нем насчитывается не так уж и мало – до целых 70%.
Минералогической шкалой твёрдости, шкалой твёрдости Мооса называют как набор стандартных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания эталоном испытываемого объекта, так и собственно десятибалльную шкалу относительной твёрдости минералов . За эталоны минералогической шкалы твёрдости Мооса приняты следующие 10 минералов, которые располагаются в шкале в порядке возрастающей твёрдости: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз (полевой шпат), кварц, топаз, корунд, алмаз.
ИЦМ(www.сайт)
Шкала твёрдости Мооса предложена в качестве относительной шкалы твёрдости в 1811 года немецким учёным Фридрихом Моосом (Ф. Моос, F. Mohs). Несмотря на то, что разработка принадлежит началу XIX века, эта условная шкала твёрдости широко применяется и по сей день. Сегодня имеется возможность приобрести набор стандартных минералов как для учебного процесса, так и для ювелирной промышленности.
Используется для быстрой сравнительной диагностики минералов. При этом, если эталон шкалы твёрдости, имеющий твёрдость 5, царапает исследуемый образец, а последний оставляет след на поверхности эталона с твёрдостью 4, то промежуточная твёрдость минерала равна 4,5 (4½) шкалы Мооса. В то же время надо иметь в виду, что шкала твёрдости Мооса не является линейной шкалой. Номер по шкале твердости указывает только на порядок в распределении по твердости, но не имеет какого-либо количественного значения. Из шкалы твёрдости ни в коем случае не следует вывод, что, к примеру, алмаз (10) вдвое тверже апатита (5). Абсолютные значения твёрдости (называемые иногда истинно относительными ) представляют собой совершенно другую картину. Помимо этого, необходимо учитывать, что твёрдость некоторых минералов в различных направлениях может очень сильно отличаться благодаря кристаллической структуре. Твёрдость металла имеет более устойчивые абсолютные значения, но на практике мы редко имеет дело с чистым металлом, а твёрдость сплава вообще зависит от всех его составляющих.
ИЦМ(www.сайт)
Шкалу твёрдости Мооса в технической литературе изображают, как правило, в виде сравнительной таблицы. Для наглядности иногда её сопровождают фотографиями минералов - эталонов шкалы твёрдости .
Удобна ещё и тем , что практически можно примененять такие "подручные средства", как ноготь (твёрдость по Моосу 2½), цент или любая другая монета США (твёрдость чуть меньше 3), нож (твёрдость по Моосу 5½), стекло (5½), высококачественный стальной напильник (твёрдость 6½), наждачная бумага, в которой применяется синтетический корунд (имеет твёрдость по Моосу 9), тонкая наждачная бумага для дерева "garnet paper" (твёрдость 7½).
| 1 - Тальк | 2 - Гипс | 3 - Кальцит | 4 - Флюорит | 5 - Апатит |
| 6 - Ортоклаз | 7 - Кварц | 8 - Топаз | 9 - Корунд | 10 - Алмаз |
Лит.:
При описании свойств гранита и мрамора – горных пород, наиболее часто используемых при изготовлении надгробных памятников, нередко упоминается так называемая шкала твердости Мооса. Для чего и как она используется, расскажем в нашей статье.
Прежде всего, необходимо понять, зачем необходимо определение твердости камня или металла. Если речь идет о покупателе, то твердость является показателем долговечности и - как следствие - стоимости изделия. Речь может идти как о памятнике из натурального камня, так и, например, о драгоценностях или украшениях. Самый простой пример, известный практически каждому - это способность алмаза царапать стекло. Отсюда берет свое начало самый популярный способ определения подлинности камня.
Наконец, укажем твердость металлов, из которых изготавливаются декоративные аксессуары и фурнитура для памятников:
Данная таблица наглядно демонстрирует причину, по которой изготовители итальянской бронзы на памятники практически полностью перешли на использование латуни - несмотря на ее недостаточно насыщенный, белесый цвет.
В заключение необходимо заметить, что все вышесказанное верно только применительно к веществам в чистом виде. Об этом необходимо знать и помнить, поскольку в наше время производители часто добавляют к металлам примеси для повышения их твердости и прочности. Так, например, в золото (индикатор MOHS 3) часто добавляют никель (значение MOHS 4) - чтобы улучшить показатели прочности готового изделия.
Несмотря на то, что до настоящего времени шкала определения твердости Мооса не потеряла свой актуальности, особенно при проведении полевых измерений, с середины прошлого века геологи и минерологи перешли на склерометры, использующие инденторы - специальные элементы, представляющие собой шарики, конусы или пирамиды, изготовленные из закаленной стали, высокопрочного сплава или алмаза. Но даже значительно превосходя изобретение двухсотлетней давности по точности измерений, современные склерометры не могут даже приблизиться к диапазону значений шкалы Мооса.
Компанию, которая изготоваливает надгробные памятники в вашей области, вы найдете в разделе Изготовление памятников нашего ритуального справочника
Шкала Мооса создана в 19-ом веке. Измеритель назван по фамилии своего создателя. Имя же его – Карл Фридрих Кристиан.
Оно указывает на происхождение ученого. Немец учился в Гелле. Университет там основали еще в 17-ом столетии. Однако, Моос не ограничился родиной.
Ездил грызть гранит науки так же во Францию и в Англию. Грыз гранит Карл, иногда, в прямом смысле. Специализация ученого – минералогия, геология.
Мужчина увлекся измерением твердости камней. Для этого и царапал их, и на зубок пробовал. В итоге, создал шкалу. Узнаем, что она из себя представляет.
Что такое Шкала Мооса
Геологи знают, что шкала твердости Мооса выглядит, как ящичек. Из чего он сделан, неважно. Важно количество отсеков, их 10.
Дополнительных делений, как на градуснике, линейке, иных измерителях, нет. Отсеки пронумерованы, в них лежат образцы минералов.
Это эталоны твердости, камни, крепость которых исчисляется в целых долях. Под цифрой один – образец с твердостью 1, а под цифрой 10 – минерал с твердостью 10 баллов.
Какие минералы входят в шкалу Мооса
Шкала Мооса . Википедия и другие источники описывают ее одинаково. Порядок установлен изначально, еще в 18-ом веке.
Тогда применение первого минерала в списке было не столь широко. Тальк стал активно применяться с появлением резины.
Камень помещают в шины, перчатки, прочие вещи, в которых резиновые поверхности трутся друг об друга. Это изнашивает материал.
Приостанавливает процесс посыпка тальком. Имея твердость всего в один балл, он крошится при малейшем нажатии, превращаясь в детскую присыпку, косметические средства, таблетки. Есть даже пищевая добавка на основе талька — E553b.
Вторую позицию занимает гипс. В натуральном виде, без термической обработки он мягок, как графит а карандашах.
Кстати, твердость графита так же 2 балла. Такой же показатель и еще у пары минералов – галита и хлорита.
Но, в шкалу резонно поместили общеизвестные, распространенные камни, чтобы не было сложности в их приобретении.
К тому же, так измеритель понятен широким массам, а не только геологам. Твердость алюминия по шкале Мооса тоже 2 балла. Но, алюминий металл, а в таблице лишь минералы.
Твердость минерала по шкале Мооса определяется тем, какой из камней царапает образец, и какие, напротив, царапают его. Так вот, кальцит оставляет черту на гипсе.
Поэтому, карбонат кальция стоит на 3-ей позиции. На нее могли поставить и золото, или серебро. Но, кальцит распространеннее в природе и стоит копейки.
Шкала Мооса – таблица , на 4-ю строку которой помещен флюорит. Название камня переводится, как «текучий». Флюорит используют в качестве добавки к металлургическим смесям.
Минерал делает из лекоплавкими. Второе название флюорита – плавиковый шпат. Он является составной плавиковой кислоты. Она разъедает стекло. Так что флюорит в каком-то смысле тверже кварца – основной составляющей стекла.
Середнячок шкалы – апатит. Название камня значит «обманщик». Греческое имя дано камню из-за многообразия его форм. Они вводят в заблуждение начинающих геологов.
Те принимают апатиты то за бериллы, то за турмалины. Но, в одном минерал не обманывает. Его твердость всегда равна 5 баллов.
№6 – ортоклаз. Твердость камней по шкале Мооса – точный показатель. Близкими обладает опал. Крепость его разновидностей разнится.
Встречаются образцы с твердостью 5,5, бывают 6-бальные камни, а бывает и крепость в 6,5 баллов. Ортоклаз же постоянен. Используют его в производстве электрокерамики и фарфора.
7-я отметка шкалы отдана кварцу. Он самый распространенный минерал. Аметист, топаз, цитрин, горный хрусталь, кошачий глаз, — все это разновидности кварца. У всех них одна эталонная твердость. Примерно такая же твердость стекла по шкале Мооса .
Но, стекло не минерал. К тому же, кварц все же царапает оконные поверхности, уступающие ему десятые доли балла.
Так что, стекло по шкале Мооса имеет твердость около 6,5-6,7. К слову, на этой же позиции находится гранит по шкале Мооса .
Крепче кварца топаз. Ему отдана 8-я строчка. До появления шкалы полудрагоценный минерал иногда путали с алмазами. У топаза есть бесцветная, прозрачная разновидность.
Такой кристалл вставлен в корону правителей Португалии. Изготавливали головной убор в 17-ом столетии.
Мастера не догадались провести по лже бриллианту настоящим алмазом, дабы раскрыть природу двойника.
Царапает топаз и корунд. Его твердость – 9 баллов. Такую имеет и керамогранит . Твердость по шкале Мооса разнится с обычным гранитом из-за термической обработки.
Ну, да вернемся к корунду. Его разновидности – сапфир и рубин. Из не ювелирных образцов камня делают наждачную бумагу.
Добавляют минерал и в огнеупорные смеси. Температура плавления корунда превышает 2000 градусов Цельсия.
Алмаз по шкале Мооса рекордсмен. 10-бальной твердостью не может похвастаться ни один другой минерал в мире. Он в 1600 раз крепче талька, с которого начинается таблица.
Интересно, что химическая формула бриллиантов идентична составу графита, того самого, что ломается в карандашах.
Твердость алмаза по шкале Мооса – итог преобразования структурной решетки в недрах земли под действием давления и температур.
Практическое применение шкалы Мооса
Зная твердость гранита по шкале Мооса , или иных материалов, мастера ориентируются чем их обрабатывать.
Проверка крепости с помощью проведения черт помогает с точностью определить природу образца. Многие кристаллы схожи внешне.
Чего стоит одна только история про «алмаз» в короне монархов Португалии. Расставить точки над «и», понять, сколько просить за камень, сколько он прослужит, как его полировать помогает шкала Мооса . Аллюминий , как и десятки других металлов, пород, минералов в таблице не указаны.
Но, их показатели в соответствии со шкалой, изучены. Их можно найти в отдельных таблицах и рейтингах, размещенных в интернете и специальных изданиях геологической тематики.
Каждый, кто имел дело с драгоценными камнями, не мог не слышать о шкале Мооса – таблице для измерения твердости минералов. Однако далеко не все знают, что же она собой представляет и как с ее помощью определяют твердость камня.
Автором знаменитой таблицы, созданной в 1811 году, был немецкий геолог и минералог девятнадцатого века Карл Фридрих Моос. Суть его методики – определение твердости с помощью эталонных минералов методом царапанья. Если эталон царапает исследуемый минерал, то этот минерал находится ниже по шкале Мооса (мягче эталона), если исследуемый минерал сам царапает эталон, то он, соответственно, выше по шкале, то есть тверже.
Если камни могут оставить царапины друг на друге, то по шкале Мооса их твердость одинакова. В качестве эталонов ученый выбрал десять наиболее распространенных минералов, каждый из которых занимает одно деление в шкале. Ниже приводится перечень этих минералов в порядке увеличения их твердости (цифра в скобках – твердость эталона по шкале Мооса):
Тальк (1). Самый мягкий эталон. Используется как детская присыпка, находится в составе косметических средств и некоторых таблеток, широко применяется в резиновой промышленности (внутри перчаток, велосипедных шин для уменьшения трения). Одной с ним твердости также графит.
Гипс (2). Широко применяется в медицине и строительстве (в основном для декоративных элементов). Разновидностью гипса является алебастр.
Кальцит (3). Этот минерал входит в состав мела и известняка.
Флюорит (4). Иначе называется плавиковый шпат. Используется в ювелирной промышленности, а также в металлургии для производства легкоплавких шлаков.
Апатит (5). Используется для производства фосфора, фосфорных удобрений и фосфорной кислоты.
Ортоклаз (6). Другое название – полевой шпат . Служит для производства электрокерамики и фарфора.
Кварц (7). Наиболее часто встречающийся минерал на земле. Самый известный «облик» кварца – обыкновенный песок. Разновидностями кварца являются такие драгоценные камни, как аметист, агат, кошачий глаз, цитрин, горный хрусталь и др. Помимо этого используется для изготовления стекла и керамики.
Топаз (8). Используется в ювелирной промышленности.
Корунд (9). Разновидности корунда – сапфир и рубин.
Алмаз (10). Самый твердый минерал. Удивительно, но и алмаз, и графит (находящийся на первой ступени шкалы Мооса) – это химический элемент углерод.
Минералы, находящиеся в таблице ниже 7-ой ступени, считаются мягкими, выше – твердыми.
Конечно, такое определение твердости очень грубо и относительно, кроме того, существуют и более точные методики (например, с использованием склерометра). Однако шкала Мооса очень удобна в практическом применении: сравнивая материалы по системе «мягче – тверже», ювелиры выясняют, чем их обрабатывать. Дополнительное практическое удобство – определение твердости, так сказать, «вручную», с помощью самых простых предметов.
Например, твердость человеческого ногтя – 2,5 (может поцарапать гипс и более мягкие минералы), медная монета – 3,5, гвоздь – 4, стекло – приблизительно 5, лезвие ножа – 6, напильник – около 7. Используя тот же напильник, можно отличить, к примеру, изделия из кварца (а многие драгоценные камни, как было сказано выше, являются разновидностями кварца и по шкале Мооса их твердость одинакова) от более «мягких» подделок из стекла. Естественно, для подобных экспериментов лучше вынуть камень из оправы и стачивать его боковую поверхность, чтобы потом легко закрыть поцарапанное место.
