Каталог
  

Шкала мооса


Шкала Мооса. Твердость по шкале Мооса

Шкала Мооса - 10-балльная шкала, созданная Карлом Фридрихом Моосом в 1812 году, которая позволяет сравнивать твердость минералов. Шкала дает качественную, а не количественную оценку твердости того или иного камня.

История создания

Для создания шкалы Моос использовал 10 эталонных минералов - тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, красный корунд и алмаз. Минералы он разместил в порядке возрастания их твердости, приняв в качестве отправной точки то, что более твердый минерал царапает более мягкий. Кальцит, например, царапает гипс, а на кальците царапины оставляет флюорит, и все эти минералы заставляют крошиться тальк. Так минералы получили соответствующие значения твердости в шкале Мооса: мел -1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4. Дальнейшие исследования показали, что минералы, твердость которых ниже 6, царапаются стеклом, те, твердость которых выше 6 - царапают стекло. Твердость стекла по данной шкале составляет приблизительно 6,5.

Камни, твердость которых больше 6, обрабатываются алмазом.

Шкала Мооса предназначена лишь для грубой оценки твердости минералов. Более точный показатель - абсолютная твердость.

Расположение минералов в шкале Мооса

Минералы в шкале расположены в порядке твердости. Самый мягкий имеет твердость 1, царапается ногтем, например, тальк (мел). Далее идут несколько более твердые минералы - улексит, янтарь, мусковит. Их твердость по шкале Мооса невелика - 2. Такие мягкие минералы не шлифуются, что ограничивает их применение в ювелирном деле. Красивые камни с невысокой твердостью относятся к поделочным, и стоят обычно недорого. Из них часто изготавливают сувениры.

Минералы с твердостью от 3 до 5 легко царапаются ножом. Гагат, родохрозит, малахит, родонит, бирюза, нефрит часто шлифуются кабошоном, хорошо полируются (обычно с применением оксида цинка). Эти минералы не устойчивы к воздействию воды.

Твердые ювелирные минералы, алмазы, рубины, изумруды, сапфиры, топазы и гранаты, обрабатывают в зависимости от прозрачности, окраски, наличия примесей. Звездчатые рубины или сапфиры, например, гранят кабошонами, чтобы подчеркнуть необычность камня, прозрачные разновидности гранят овалами, кругами или каплями, наподобие бриллиантов.

Твердость по шкале МоосаПримеры минералов
1Тальк, графит
2Улексит, мусковит, янтарь
3Биотит, хризоколла, гагат
4Родохрозит, флюорит, малахит
5Бирюза, родонит, лазуирит, обсидиан
6Бенитоит, ларимар, лунный камень, опал, гематит, амазонит, лабрадор
7Аметист, гранат, разновидности турмалина индиголит, верделит, рубеллит, шерл), морион, агат, авантюрин, цитрин
8Зеленый корунд (изумруд), гелиодор, топаз, пейнит, тааффеит
9Красный корунд (рубин), синий корунд (сапфир), лейкосапфир
10Алмаз

Ювелирные камни

Все минералы, твердость которых по шкале меньше 7, считаются мягкими, тех, что выше 7 - твердыми. Твердые минералы поддаются обработке алмазами, многообразие возможных огранок, прозрачность и редкость делают их идеальными для использования в ювелирном деле.

Твердость алмаза по шкале Мооса составляет 10. Алмазы гранятся таким образом, чтобы при обработке потеря в массе камня была минимальной. Обработанный алмаз и называют бриллиантом. Благодаря своей высокой твердости и устойчивости к высоким температурам, бриллианты практически вечны.

Твердость рубина и сапфира несколько ниже твердости алмаза и составляет 9 по шкале Мооса. Ценность этих камней, а также изумрудов, зависит от окраски, прозрачности и количества дефектов - чем прозрачнее камень, интенсивнее цвет и чем меньше в нем трещин, тем выше цена.

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.

Промышленное применение

Минералы и горные породы с высокой твердостью находят широкое применение в промышленности. Например, твердость гранита по шкале Мооса - от 5 до 7, в зависимости от количества в нем слюды. Эта твердая горная порода широко используется в строительстве в качестве материала для отделки.

Бесцветные сапфиры или лейкосапфиры, несмотря на высокую твердость и относительную редкость, не пользуются спросом у ювелиров, зато широко применяются в лазерных и других оптических установках.

Практическое применение шкалы

Несмотря на то что шкала твердости Мооса дает только качественную, а не количественную оценку, она широко используется в геологии. С помощью шкалы Мооса геологи и минералоги могут приблизительно идентифицировать неизвестную породу в зависимости от ее подверженности царапанью ножом или стеклом. Почти во всех справочных источниках указывается твердость минералов именно по шкале Мооса, а не их абсолютная твердость.

В ювелирном деле шкала Мооса также широко применяется. От твердости камня зависит способ его обработки, возможные варианты шлифовок и необходимые для этого инструменты.

Другие шкалы твердости

Шкала Мооса - не единственная шкала твердости. Существует несколько других шкал, созданных на основе способности минералов и других материалов сопротивляться деформации. Самая известная из них - шкала Роквелла. Метод Роквелла прост - он основан на измерении глубины проникновения идентора вглубь исследуемого материала. В качестве идентора обычно используется алмазный наконечник. Стоит заметить, что минералы редко подвергаются исследованию по методе Роквелла, обычно он применяется для металлов и сплавов.

Похожим образом строится шкалы твердости Шора. Метод Шора позволяет определять твердость как металлов, так и более эластичных материалов (каучука, пластмассы).

fb.ru

Твердость по моосу

Твердость камней определяется твердость по Моосу на царапанье и твёрдость по Розивалю. В наше время определяют твердость камней по шкале Мооса только коллекционеры и любители. Раньше когда оптика ещё не была сильно развита методом определения твёрдости на царапанье определяли подлинность драгоценных камней. Сейчас научились искусственно выращивать камни и поэтому метод Мооса определяет не очень точно. Придумал этот способ определение твёрдости Венский минералог Фридрих Моос. У этого метода есть недостаток можно повредить камень но зато есть и плюсы он не требует наличия дорогого оборудования и наличия лаборатории. Принцип этого метода заключается в определение сопротивления камня на царапанье его поверхности острым специальным предметом. Камни имеющие твердость по Моосу выше 7 являются твёрдыми камнями, а камни с твёрдостью ниже 7 подвержены стиранию обычной пылью так как пыль содержит мельчайшие зёрна кварца которые имеют твёрдость по Моосу 7. Поэтому камни имеющие твёрдость по Моосу ниже 7 быстро тускнеют, у них быстро стирается полировка и сильно царапаются при контакте с более твёрдыми предметами. Производить твёрдость на царапанье нужно только острым краем образца только по ровным и свежим поверхностям камня, а если определять на ребристых образований или на выветренных с поверхности штуфов то значения твёрдости на царапанье будут получаться заниженными. Некоторые камни на разных гранях и на разных плоскостях могут иметь разную твёрдость царапанья. Например такие отличия имеет алмаз и благодаря этому его можно шлифовать хотя твердость алмаза по шкале Мооса считается самой высокой.

Ниже приведена относительная шкала твердости камней по Моосо в которой показано как можно поцарапать камень и какую твёрдость шлифования по Розивалю имеет камень в зависимости от твёрдости царапанья по Моосу.

kamni2.ru

Характеристики и определение твердости камней по шкале Мооса

Шкала Мооса — это минералогическая шкала твердости камней. Определение по этой шкале происходит с помощью царапанья. Большинство минералов получило свою оценку по этой классификации. Ученые отобрали десять представителей камней, по которым и идет сравнение твердости.

Такая шкала была изобретена в 1811 году, но, несмотря на возраст, ею пользуются и до сих пор. Названа она в честь ученого Фридриха Мооса, который и предложил такой метод классификации. Располагаются минералы в порядке возрастания показателя твердости в шкале.

Согласно шкале, камни располагаются так:

  1. Тальк (графит).
  2. Гипс (хлорид, галит).
  3. Кальцит (золото, серебро).
  4. Флюорит (доломит, сфалерит).
  5. Апатит (гематит, лазурит).
  6. Ортоклаз (опал).
  7. Кварц (гранат, турмалин).
  8. Топаз (берилл).
  9. Корунд.
  10. Алмаз.

При этом камни с индексом ниже 7 считаются мягкими, выше 7 — твердыми экземплярами. Интересно также то, что самый мягкий камень — графит, самый твердый — алмаз являются аллотропными модификациями карбона. Твердость по Моосу большинства минералов составляет от 2 до 6. Иногда показатель записывают так — 9h. «Н» означает твердость (hardness), а сама цифра указывает на принадлежность вещества к корундам. Кстати, такой показатель чаще всего встречается на защищенном стекле, которое не царапается ножом и используется для изготовления экранов.

Твердость, как характеристика минерала

Если говорить о таком свойстве, как твердость минералов, то стоит сказать, что это сопротивление вещества, которое оказывает его поверхность при попытке царапания камнем или другим предметом. Показатель напрямую зависит от кристаллической решетки и строения атомов в камне. Но также следует знать, что такая характеристика, как твердость, может быть непостоянной и зависеть от таких факторов, как:

  • Направление камня. Ярким примером является кианит. В одном случае его твердость определяется как 5, и он царапается ножом, а в другом, как 7, и нож следов не оставляет.
  • Агрегатное состояние камня. Например, скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые виды веществ имеют ложные малые твердости. Так, гематит в кристаллах шкалы твердости Мооса оценивают на 6 баллов, а в виде красной охры показатель падает ниже четверки.
  • Месторождения камня. Сапфиры, добытые в Цейлоне тверже, чем рубины, а кашмирские сапфиры — мягче. Это объясняется естественными процессами во время образования камня. И даже алмазы с Калимантана и Уэльса тверже, чем экземпляры с ЮАР.

Определение твердости осуществляется путем поиска эталонного материала, который он способен поцарапать. Или же подбираются камни, которые могут поцарапать его. Сама шкала основана на сравнении, поэтому с ее помощью производится грубая сравнительная оценка минерала. Шкала Мооса работает по системе мягче-тверже и называется относительной.

С ее помощью можно определить и промежуточные значения твердости — в таком случае показатель записывается дробью. Например, число 8, под которым находится хризоберилл в классификации, означает, что камень царапает топаз так же, как сам царапается корундом. А вот гранат тверже, чем кварц, но мягче берилла и поэтому получил значение 7.

Чем больше обнаруживают новых камней, тем больше расширяется классификация и появляются промежуточные значения. Но костяк таблицы Мооса остается тем же. А еще до сих пор работает правило: чем тверже камень, тем он стоит дороже.

Твердость необходима для того, чтоб знать насколько сложная обработка камня. Она влияет на процессы огранки, полировки. По твердости камни используют в промышленности в качестве абразивов, как, например, алмазы. Но одной шкалы для определения твердости недостаточно. Существуют и другие способы, которые являются более точными, хотя шкала Мооса так и остается оплотом ювелирного дела.

Существует классификация, которая основана на применении подручных средств, например, ногтя, карандаша, соли поваренной, гвоздя, напильника, ножа, железа. Чтоб запомнить правила этой методики, следует знать, что ноготь оставляет царапины на гипсе и более мягких веществах. Так появилась линейная твердость, а камни стали распределять на такие группы:

  • твердые;
  • мягкие;
  • средней мягкости.

По классификации линейной твердости определяют минералы так:

  • тальк — 1 — поддается царапинам ногтем;
  • гипс — 3 — возможно поцарапать ногтем;
  • кальцит — 9 — можно поцарапать медной монетой;
  • флюорит — 21 — легко поддается царапинам ножом;
  • апатит — 48 — трудно поцарапать ножом;
  • ортоклаз — 72 — повреждается с помощью напильника;
  • кварц — 100 — может поцарапать стекло;
  • топаз — 200 — способен поцарапать кварц;
  • корунд — 400 — царапает топаз;
  • алмаз — 1600 — невозможно ничем поцарапать, абсолютная твердость минерала.

Проверка камня с помощью шкалы

Для удобства испытания минералов на твердость применяют так называемые эталонные острия, в которых кусочки материала с известной твердостью вставлены в небольшие держатели.

А еще с помощью твердости можно проверить подлинность камня. Отличия можно определить с помощью напильника, надфиля. Эта процедура выполняется мастером, поскольку в неумелых руках можно повредить изделие. Используется такая методика при проверке алмазов или бриллиантов, когда ювелир пытается поцарапать камень другими веществами. Если алмаз настоящий, то следов на нем не останется. А вот подделки сразу поцарапаются.

Иногда, наоборот, производится проверка алмаза с помощью других камней, которые выступают в качестве царапальной поверхности. Если камень является натуральным, то царапина после него будет более глубокая, чем при царапании другими камнями. Эти методики сейчас утратили популярность, поскольку они портят внешний вид камня, и делать это нужно осторожно. Сейчас проверка проходит с помощью рефрактора, который подсчитывает коэффициент преломления лучей.

А до изобретения рефрактометра ювелиры пользовались только шкалой Мооса. При этом они вытаскивали драгоценность из оправы, чтоб в дальнейшем поцарапать камень в том месте, в котором не будет видно следов. При этом пользовались эталонными остриями с известными веществами, закрепленными в держатели.

Шкала Мооса хоть и не является абсолютной, все равно популярна и узнаваема среди ювелиров сегодня. Это потому что она понятна не только мастерам, но и их клиентам, легка для запоминания и удобно классифицирует минералы по важному признаку. С ее помощью можно определить, как будет вести себя минерал и насколько бережно нужно с ним обращаться.

Рекомендуем похожие статьи

okaratah.com

Записки камнерезчика. Для чего нужна шкала Мооса?

Для камнерезчика очень важно знать твёрдость обрабатываемых минералов. Почему? Потому что от твёрдости камня в первую очередь зависит трудоёмкость его обработки (сколько времени и усилий будет затрачено на обработку минерала, какой инструмент понадобится, как лучше «раскрыть» камень…).

А для драгоценных камней твёрдость очень важна ещё и потому, что именно твёрдость определяет долговечность самоцвета, от твёрдости зависит долговечность сохранения полировки камня (в таких случаях говорят, что камень «хорошо держит полировку») и его блеск.

Что такое твёрдость минерала и как её измерить

Что такое твёрдость минерала? В минералогии мирно со-существуют несколько определений твёрдости минералов, например, такое: твёрдость камня – это сопротивление, которое оказывает его поверхность при попытке поцарапать её другим камнем или иным предметом.

Для измерения твёрдости минералов делались попытки применить всевозможные методы, основанные на сопротивлении камней царапанию, истиранию, сверлению, деформации поверхности… Но все эти попытки не имели успеха. Нужен был простой, надёжный и всем доступный метод. И вот наконец, чтобы упростить различение минералов по твёрдости, в 1811 г. немецким минералогом Фридрихом Моосом (F. Mohs) была предложена шкала твёрдости, которая широко применяется до сих пор, повсюду и всеми, кто работает с минералами, – геологами, минералогами, камнерезчиками, ювелирами. Эту шкалу стали называть шкалой твёрдости минералов, или шкалой Мооса.

Кто такой Моос

Карл Фридрих Христиан Моос [Мос] (нем. Carl Friedrich Christian Mohs; 29 января 1773 г., Гернроде, Германия – 29 сентября 1839 г., Агордо, Италия) – немецкий минералог и геолог. Учился в Галле и Фрейберге. В 1812 г. стал профессором в Граце, в 1818 г. переехал в Горную академию в Фрейберг, в 1826 г. – в Вену.

Что такое шкала Мооса

Шкала Мооса – это минералогическая шкала твёрдости, набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости:

1. Тальк, Mg3Si4O10(OH)2; царапается ногтем.

2. Гипс (каменная соль), CaSO4•2h3O; царапается ногтем.

3. Кальцит (известковый шпат), CaCO3; царапается медной монетой.

4. Флюорит (плавиковый шпат), CaF2; царапается ножом, кусочком оконного стекла.

5. Апатит, Ca5(PO4)3(F, Cl); царапается ножом, кусочком оконного стекла.

6. Полевой шпат, KAlSi3O8; царапается напильником.

7. Кварц, SiO2.

8. Топаз, (Al2SiO4(OH, F)2.

9. Корунд, Al2O3.

10. Алмаз, C; самый твёрдый минерал.

Как пользоваться шкалой Мооса

Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10-ти достаточно распространенным минералам – от талька до алмаза. При этом твёрдость минерала по шкале Мооса определяется номером соответствующего минерала-эталона, например, твёрдость талька – 1, алмаза – 10, апатита – 5. Твёрдость испытуемого минерала определяется путём поиска самого твёрдого эталонного минерала, который оставляет царапину на испытуемом минерале; и/или самого мягкого эталонного минерала, на котором оставляет царапину испытуемый минерал. То есть, испытуемый минерал либо царапает эталонный (при этом его твёрдость по шкале Мооса выше/равна эталонному), либо царапается эталонным минералом (при этом его твёрдость ниже/равна твёрдости эталонного минерала). Если минерал оставляет царапину на каком-либо эталонном минерале и сам «царапается» этим минералом, то твёрдость обоих минералов считают одинаковой.

Например, если испытуемый минерал царапается апатитом, а сам оставляет царапину на флюорите, то его твёрдость находится в диапазоне от 4 до 5.

Шкала Мооса очень удобна для практического применения, – для грубой сравнительной (относительной) оценки твёрдости материалов по системе «мягче-твёрже»: номер по шкале Мооса указывает только на порядок в распределении минералов по твёрдости (мягче, тверже, такой же), но не имеет какого-либо количественного значения. Следует помнить, что величина твёрдости, определяемая с помощью шкалы Мооса, весьма относительна и неточна. Более точное определение твёрдости производится, например, с помощью склерометра.

Для практических («походных») целей можно запомнить, что:

– человеческий ноготь имеет твёрдость по шкале Мооса – 2,5; оставляет царапину на гипсе (и более мягких минералах);

– медная монета имеет твёрдость по шкале Мооса – 3,5; твёрже кальцита, но мягче флюорита;

– кусочек обычного оконного стекла и лезвие перочинного ножа имеют твёрдость по шкале Мооса – 5,5; немного мягче полевого шпата;

– напильник имеет твёрдость по шкале Мооса – 6,5; немного твёрже полевого шпата, но немного мягче кварца.

Так как различные виды драгоценных камней имеют, по меньшей мере, такую же твёрдость, как и кварц (7), их легко можно отличить от внешне похожих на них «мягких» стеклянных изделий, имитирующих драгоценные камни, с помощью напильника (надфиля). До того, как ввели в употребление рефрактометр, это был практически единственный метод проверки огранённых камней

netler.ru


Смотрите также