Мооса шкала твердости

Твердость некоторых веществ по шкале Мооса

ВеществоТвердость
Агат6-7
Алебастр1,7
Антрацит2
Сурьма3
Асбест2
Асфальт1-2
Висмут2,5
Бор9,5
Цезий0,2
Олово1,8
Калий0,5
Фосфор0,5
Германий6,25
Графит1,2
Алюминий2,9
Магний2
Хром9
Иридий6,5
Кадмий2
Кальцит3
Карборунд9,5-10
Кобальт5,5
Кремний7
Литий0,6
Магнетит6
Марганец5
Медь3
Латунь3,5-4
Мрамор3-4
Никель3,8
Сталь5-8,5
Вести1,5
Осмий7
Палладий+4,8
Платина4,3
Пирит6,3
Рубидий0,3
Гипс1,6-2
Селен2
Сера2
СтеклоОт 4,5 до 6,5
Слюда2,8
Натрий0,4
Серебро2,7
Стронций1,8
Теллур2,3
Ванадий6
Кальций1,5
Воск (0 °C)0,2
Сплав Вуда3
Цинк2,5
Циркон8
Золото2,5
Железо4,5

Как опознать мягкие минералы

Общее свойство мягких камней – их легко повредить (например, поцарапать):

  • гипс – ногтем;
  • кальцит – монеткой;
  • флюорит – стёклышком, ножом;
  • апатит – стёклышком, ножом (приложив усилия);
  • ортоклаз – крупным наждаком.

Тальк (номер 1) соскабливается ногтем.

Все мягкие камни можно процарапать стекляшкой или ножом. Начиная с кварца (6 по шкале Мооса), минералы сами царапаются.

Кварц, например, оставляет след на стекле.

Полудрагоценные камни

Несколько ниже алмаза и корунда ценятся топазы и гранаты. Их твердость по шкале Мооса составляет 7-8 баллов. Эти камни хорошо поддаются обработке алмазом. Цена напрямую зависит от цвета. Чем насыщеннее цвет топаза или граната, тем дороже будет стоить изделие с ним. Наиболее высоко ценятся чрезвычайно редкие желтые топазы и фиолетовые гранаты (маджориты). Последний камень настолько редок, что цена его может быть выше, чем чистого бриллианта.

Цветные турмалины: розовый (рубеллит), синий (индиголит), зеленый (верделит), арбузный турмалин также относят к полудрагоценным камням. Прозрачные турмалины высокого качества встречаются в природе очень редко, потому и стоят иногда гораздо дороже пиропов и голубых топазов, а за арбузными (розово-зелеными) камнями коллекционеры не устают охотиться. Твердость камней по шкале Мооса довольно высока и составляет 7-7,5 баллов. Эти камни хорошо поддаются шлифовке, не меняют цвет, а найти ювелирное изделие с ярким прозрачным турмалином — настоящая удача.

Черная разновидность турмалина (шерл) относится к поделочным камням. Шерл твердый, но вместе с тем хрупкий камень, который может легко разрушиться при обработке. Именно по этой причине черные турмалины чаще всего продают необработанными. Шерл считается сильнейшим защитным талисманом.

Суть метода и поиски учёных

Принцип метода оказался прост: Моос взял гипс и не смог им поцарапать ни один другой камень. Его твёрдость он условно определил как 1.

Следующие минералы он расположил в порядке возрастания твёрдости. Последним камнем под номером 10 оказался алмаз, который не мог поцарапать ни один другой самородок.

Например, твердость равна 7 в том случае, если ни исследуемый самоцвет, ни кварц не повреждают друг друга.

Выбранные эталоны

Выбранные эталоны

Учёный выбрал 10 минералов, соответствие одному из которых и называется твёрдостью по шкале Мооса.

В таблице перечислены минералы – эталоны твёрдости.

МинералСвойства
1ТалькЛегко царапается даже ногтем, сам не повредит ни одному минералу. Твёрдость графита примерно та же, именно поэтому в качестве подручного материала при проверке нередко используется простой карандаш.
2ГипсПовреждается ногтем и оставляет царапины на тальке.
3КальцитЦарапает предыдущий эталон.
4ФлюоритПовреждает предыдущий эталон, сам царапается ножом.
5АпатитТвёрдость стекла по шкале Мооса 5,5. Следовательно, самоцвет тоже можно повредить стеклом, прилагая большую силу.
6ОртоклазЦарапает стекло при сильном надавливании, сам повреждается напильником из стали.
7КварцПрочнее стекла и мягче алмаза.
8ТопазПрочный минерал, царапающий кварц, стекло. Шлифуется инструментами с алмазным напылением.
9КорундУступает лишь алмазу.
10АлмазМаксимально твёрдый.

Количественные величины

Количественные величины

Шкала Мооса – отражение относительной прочности камней. То есть, если на первом месте стоит тальк, а на 10 – алмаз, то это не значит, что разница между их твёрдостью кратна всего 10.

На самом деле алмаз твёрже талька в 1500 раз. Измеряется абсолютная твёрдость всех самородков на специальных приборах – склерометрах.

Вот так выглядит расширенная таблица минералов с абсолютными показателями.

Относительная величинаМинералАбсолютная величина
1Тальк1
2Гипс3
3Кальцит9
4Флюорит21
5Апатит48
6Ортоклаз72
7Кварц100
8Топаз200
9Корунд400
10Алмаз1500

Кажущиеся недостатки

Несмотря на условность показателей, все попытки доработать шкалу не получали признания. Учёным казалось неверным брать за эталон кальцит из-за того, что его твёрдость меняется. Но аналогичный ему минерал галенит также не стал идеальным по этому показателю.

Поэтому единственной признанной во всем мире системой классификации минералов по твёрдости остается шкала Мооса.

Научные изыскания

Существуют и другие классификации минералов по твёрдости: Кнупа, Бринеля, Роквела или Виккерса. В их основу положена устойчивость камня не к царапанью, а к вдавливанию.

Измерение производится на специальном приборе, над

Измерение производится на специальном приборе, надавливающем на минерал с заданной силой. По формуле на основании силы и соответствующей ей глубины ямки рассчитывается прочность. Аппараты различаются между собой, поэтому и цифры получаются разные, не позволяя сравнивать величины разных методов.

Другие учёные придумали технически более сложные способы расчёта. Несмотря на точность показателей, большинству людей понятнее и привычнее сравнивать твёрдость камней по шкале Мооса.

Шкала Мооса для минералов

Шкала, предложенная Карлом Моосом, позволяет отнести минерал к тому или иному классу и сравнить их между собой. Важно понять, что она относительна, а абсолютная твёрдость измеряется только прибором под названием склерометр.

Понятие твёрдость минерала

Твёрдостью минерала в научной терминологии обозначается свойство предмета сопротивляться внедрению другого твёрдого тела.

Принцип работы по шкале

Умея работать со шкалой, легко вычислить класс, к которому принадлежит найденный материал.

Например, геолог во время работы находит самородок. Помимо внешних характеристик он может определить твёрдость, проведя по камню лезвием ножа. Если на нём не остаётся царапины, то показатель выше 6. Затем этим самоцветом пробуют повредить стекло: в зависимости от результата присваивается показатель прочности.

Возможность определения класса минерала подручными средствами

Принципом определения прочности минералов по Моосу в настоящем активно пользуются геологи, археологи, искатели драгоценных минералов. Камнерезы определяют возможность обработки породы тем или иным минералом.

Например, твёрдость гранита по шкале Мооса 5–7, что позволяет инструментами на его основе обрабатывать многие самородки. При отсутствии эталона используются соответствующие им по прочности подручные материалы.

ТвёрдостьЭталон
1Грифель простого карандаша
2Каменная соль
2–2,5Ноготь
2,5–3Твёрдость золота по шкале Мооса
3,5Медная монета
4–5Гвоздь
5,5Стекло
6Нож
6,5Напильник (сталь)
7Напильник (закалённая сталь)
8Минерал повреждает стекло
9–10Разрезает стекло

Линейная твердость

Линейная твердость определяется абсолютной шкалой твердости, а не шкалой Мооса. Вот абсолютная шкала твердости:

Тальк — 1 — Скоблится ногтем Гипс — 3 — Царапается ногтем Кальцит — 9 — Царапается медной монетой Флюорит — 21 — Легко царапается ножом Апатит — 48 — С трудом царапается ножом Ортоклаз — 72 — Царапается напильником Кварц — 100 — Царапает оконное стекло Топаз — 200 — Легко царапает кварц Корунд — 400 — Легко царапает топаз Алмаз — 1600 — Не царапается ничем (а сам при этом легко царапает корунд)

Твердость

Минерал

Абсолютная твердость

1

Тальк (Mg3Si4O10(OH)2)

1

2

Гипс (CaSO4·2H2O)

3

3

Кальцит (CaCO3)

9

4

Флюорит (CaF2)

21

5

Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))

48

6

Полевые шпаты (KAlSi3O8)

72

7

Кварц (SiO2)

100

8

Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2)

200

9

Корунд (Al2O3)

400

10

Алмаз (C)

1500

Имитации камней

Умея пользоваться шкалой и зная её показатели, можно отличить подделку от натуральных камней. Так, обычный напильник может легко повредить подделку из стекла, а вот драгоценный камень останется целым.

 Камни поВиды камней Драгоценные камни Поделочные

шкала мооса твердость