Шкала Мооса — де­ся­ти­балль­ная шка­ла от­но­си­тель­ной твёр­до­сти поверхности минералов

История

Фридрих Моос родился в 1773 году в Гернроде. Учился в Галле и Фрейбирге, также путешествовал по Франции и Британии для получения знаний по минералогии и кристаллографии. В 1812 году занимал должность профессора в одном из университетов города Грац. Немного позже, в 1818 переехал в Горную академию во Фрейберге, где улучшил свои познания в минералогии. После этого, в 1826 году, переехал в Вену.

Написал несколько выдающихся сочинений, известен своей шкалой твердости минералов, которая была создана в 1811 году. Вклад ученого в минералогию считается достаточно важным. За свои заслуги Моос был удостоен звания почетного члена Эдинбургского королевского общества.

Шкала Мооса

Шкала Мооса позволяет измерить твердость минералов. Она универсальна, из-за своей простоты часто используется в научных кругах. Система очень практична, используется в следующих случаях:

• Выявление подделок в драгоценных камнях. Алмаз, к примеру, способен резать стекло и обрабатывать топаз, его нельзя повредить чем-то простым и хрупким.
• Если какой-то минерал требует замены, можно подобрать схожий по твердости аналог.
• Использование шкалы Мооса в бижутерии позволяет правильно хранить украшения. С ее помощью продавцы также могут рассказать покупателям о дополнительных свойствах драгоценностей.

Существуют и другие, более узкие области использования шкалы Мооса.

Способы измерения твердости

Способ приблизительного измерения твердости минералов всего один. Объект исследования или царапается каким-либо материалом или продавливается специальной установкой. Метод Мооса необычен тем, что он является первопроходцем в данной области. Помимо него, существует еще ряд способов, обладающих разной степенью эффективности.

Принципы градации от Мооса

Главный принцип метода Мооса можно сформировать так: уровень прочности минералов можно выстроить по десятибалльной шкале. Во время проведения эксперимента нужно знать несколько основ:

• Нужный минерал клеится на конце трубки. Это нужно для того чтобы во время нажима он никуда не соскальзывал.
• Царапать объект исследований нужно осторожно, чтобы не повредить его.
• В центре шкалы располагается стекло, поэтому первые испытания обычно проводятся на нем.

Дальнейшие опыты показали, что в эксперименте существует принцип непостоянной величины. Это означает, что твердость минерала изменяется в зависимости от местоположения атомов в решетке, количества примесей, положения камня и т.д. Для наглядности можно обратить внимание на кианит. Если его царапать по длине, то можно получить 4.5 единиц твердости, а если по ширине, то 7.

Таблица со шкалой сравнения

Таблица, представленная ниже, показывает твердость разных минералов.

Некоторые таблицы включают в себя не только минералы, но и некоторые предметы. Нестандартных классификаций намного больше, поскольку камней в природе встречается очень много.

Значения прочности драгоценных минералов

Отличить подделку от оригинала можно не только с помощью определения прочности. Этот критерий используется в добыче, огранке и производстве драгоценных камней. Существуют хрупкие минералы, огранять которые нужно осторожно, используя конкретный инструмент. Если этого не сделать, камень даст трещину и может стать непригодным для продажи.

Суть метода Мооса

Суть метода заключается в изучении твердости минерала. Весь процесс делится на два этапа:

• Есть объект исследований (к примеру, топаз). Задача ученого – найти самый твердый эталонный минерал, который можно поцарапать топазом.
• Ищется самый мягкий эталонный минерал, который способен поцарапать топаз.

Далее объект исследований присваивается оценка от 1 до 10 по шкале твердости.

Эталоны шкалы твердости по шкале Мооса

Ниже будут разобраны минералы, которые Моос назвал эталонными. Это означает, что они ближе всего подходят под заданное значение. Всего их 10:

1. Тальк – представляет собой рассыпчатый порошок белого или зеленого цвета. Очень рыхлый.
2. Гипс – в данном случае под ним подразумевается осадочный минерал, который встречается в природе и имеет форму мелкозернистых масс.
3. Кальцит – кристалл, встречающийся в земной коре.
4. Флюорит – минерал, который легко плавится. Поддается механическому воздействию ножом или гвоздем.
5. Апатит – содержит большое количество фтора, уровень крепости примерно равен стеклу;
6. Ортоклаз – породообразующий минерал, используется для производства фарфора.
7. Кварц – считается одним из самых распространенных камней на планете.
8. Топаз – крепкий материал, используется в ювелирной промышленности.
9. Корунд – материал, плотность которого составляет 4 тонны на кубический метр.
10. Алмаз – способен существовать неограниченно долго. Очень крепкий, для его огранки используются специальные инструменты.

Данные образцы были названы эталонными из-за своей однозначной твердости. Они реже всего меняют положение в шкале Мооса и могут использоваться в качестве примера в других таблицах определения твердости.

Альтернативные методы определения твердости

Существует еще 4 метода измерения твердости минерала:

• Бриннеля. Подразумевает под собой вдавливание индентора (очень твердая часть прибора) в поверхность. После проведения процедуры фиксируется диаметр получившегося отпечатка.
• Виккерса. В испытуемый материал вдавливается четырехгранная алмазная пирамида. Величина твердости измеряется соотношением нагрузки к площади получившегося пирамидального отпечатка.
• Шору. Используется для измерения прочности твердых материалов. Суть проста: на поверхность, к примеру, металла, падает боек (так называется часть склероскопа Шора). После удара он отскакивает на определенную высоту, которая и считается главным показателем. Метод неточный, поскольку в нем важную роль играют и другие факторы (толщина, шероховатость).
• Роквелла. Основан на проникновении твердого наконечника в материал при определенной нагрузке. Схож с методом Бриннеля и Виккерса.

Четыре вышеописанных метода являются самыми распространенными.