Шкала Мооса — десятибалльная система оценки относительной твердости минералов

Хронология событий

Фридрих Моос появился на свет в 1773 году в Гернроде. Он учился в Галле и Фрейбирге и также путешествовал по Франции и Британии для углубления знаний в минералогии и кристаллографии. В 1812 году он занял должность профессора в одном из университетов города Грац. В 1818 году он переместился в Горную академию во Фрейберге, где улучшил свои знания о минералогии. Затем, в 1826 году, он переехал в Вену.

Автор нескольких значительных трудов, знаменит своей шкалой твердости минералов, разработанной в 1811 году. Вклад этого ученого в минералогию признается весьма значительным. За свои достижения Моос получил звание почетного члена Эдинбургского королевского общества.

Мооса шкала

Шкала Мооса предназначена для оценки твердости минералов. Она является универсальной и благодаря своей простоте часто применяется в научной среде. Эта система весьма удобна и находит применение в следующих ситуациях:

Определение фальшивок среди драгоценных камней. К примеру, алмаз способен резать стекло и обрабатывать топаз, и его невозможно повредить обычными хрупкими предметами.
В случае необходимости замены минерала можно выбрать аналог, имеющий сопоставимую твердость.
Применение шкалы Мооса в производстве бижутерии способствует правильному хранению украшений. Она также помогает продавцам информировать покупателей о дополнительных характеристиках драгоценностей.

Имеются и другие, более специализированные сферы применения шкалы Мооса.

Методы оценки твердости

Существует лишь один способ приблизительного определения твердости минералов. Исследуемый объект подвергается царапанию каким-либо материалом или сжатию специальным устройством. Метод Мооса является уникальным и первым в своей области. Кроме него, имеется и несколько других методов, которые варьируются по эффективности.

Принципы классификации по Моосу

Основной принцип метода Мооса можно изложить следующим образом: уровень твердости минералов можно расположить по десятибалльной шкале. При проведении эксперимента необходимо учитывать несколько важных моментов:

Необходимый минерал прикрепляется к концу трубки. Это необходимо для того, чтобы при нажатии он не соскальзывал.
Объект исследования следует царапать аккуратно, чтобы избежать его повреждения.
В центре шкалы находится стекло, поэтому первичные испытания обычно проводятся именно на нем.

Последующие эксперименты продемонстрировали наличие принципа непостоянной величины в исследовании. Это подразумевает, что твердость минерала варьируется в зависимости от расположения атомов в решетке, количества примесей, положения камня и других факторов. Для иллюстрации этого можно взять кианит. При царапании вдоль его длины можно получить 4.5 единиц твердости, тогда как при царапании поперек ширины – 7.

Сравнительная таблица

Ниже представлена таблица, демонстрирующая твердость различных минералов.

Минералы: названия	Чем можно поцарапать	Степень жесткости
Графит, тальк	Ногтем	1
Хлорит, гипс	Ногтем	2
Золото, серебро	Медь	3
Доломит, Флюорит	Стеклом оконным	4
Лазурит, Апатит	С применением ножа	5
Опал, Ортоклаз	Файлом	6
Гранат, Кварц	Камнем	7
Топаз, изумруд	Алмазом	8
Рубин, сапфир	— » Бриллиантом	9
Самоцвет	Токарные станки специального назначения	10

Некоторые таблицы содержат не только минералы, но и различные предметы. Существуют гораздо больше нестандартных классификаций, так как в природе встречается огромное количество камней.

Свойства прочности драгоценных камней

Оценить, является ли камень подделкой или оригиналом, возможно не только по прочности. Этот параметр важен при добыче, огранке и изготовлении драгоценных камней. Существуют и хрупкие минералы, которые требуют осторожной обработки с использованием специальных инструментов. Если этого не учесть, камень может треснуть и потерять свою коммерческую ценность.

Основные принципы метода Мооса

Суть метода состоит в анализе твердости минерала. Весь процесс разделен на два этапа:

Существует исследуемый объект (например, топаз). Исследователь ставит перед собой цель – выявить самый твердый эталонный минерал, который можно будет поцарапать топазом.
Необходимо найти самый мягкий эталонный минерал, который будет в состоянии поцарапать топаз.

Затем объект исследования получает оценку от 1 до 10 по шкале твердости.

Примеры твердости по шкале Мооса

В следующем разделе будут рассмотрены минералы, которые Моос определил как эталонные. Это подразумевает, что они наиболее точно соответствуют заданному значению. Всего таких минералов десять:

Тальк – это рассыпчатый порошок, который может иметь белый или зеленый цвет и обладает высокой рыхлостью.
Гипс – в данном контексте это осадочный минерал, который природным образом образует мелкозернистые массы.
Кальцит – кристаллическая форма, находящаяся в земной коре.
Флюорит – минерал, который легко плавится и может подвергаться механическим воздействиям, таким как резка ножом или гвоздем.
Апатит – имеет высокий уровень фтора и прочность, сопоставимую со стеклом;
Ортоклаз – минерал, образующий породы, используется в производстве фарфора.
Кварц – это один из наиболее распространенных минералов на Земле.
Топаз – прочный материал, применяемый в ювелирной сфере.
Корунд – материал с плотностью 4 тонны на кубометр.
Алмаз – может существовать бесконечно долго, обладает высокой прочностью и для его огранки нужны специализированные инструменты.

Эти образцы получили название эталонных благодаря своей четкой твердости. Они наименее подвержены изменению своего положения в шкале Мооса и могут служить образцом для других таблиц, использующих определение твердости.

Способы альтернативного измерения твердости

Имеется еще 4 способа определения твердости минерала:

Бриннеля. Этот метод заключается в вдавливании индентора (часть прибора с высокой твердостью) в поверхность материала. После вдавливания измеряется диаметр отпечатка.
Виккерса. В данном тесте в материал вводится четырехгранная алмазная пирамида. Твердость определяется соотношением приложенной нагрузки к площади отпечатка в форме пирамиды.
Шору. Этот метод применяется для оценки прочности твердых материалов. Принцип заключается в том, что на поверхность, например, металла, наносится удар боек (часть склероскопа Шора). Высота отскока после удара является основным показателем. Это метод имеет низкую точность, так как на результат влияют различные факторы, такие как толщина и шероховатость материала.
Роквелла. Этот метод основан на проникновении твердого наконечника в материал под заданной нагрузкой. Он схож с методами Бриннеля и Виккерса.

Четыре указанных выше метода являются наиболее популярными.