Tvrdoća šećera na relativnoj Mohsovoj skali. Što je Mohsova skala tvrdoće

Znamo da različiti minerali imaju različite stupnjeve tvrdoće. Ali kako se to može kvantificirati? Kako bi stvorili određenu ljestvicu, došli su do sljedećeg pristupa. Znalo se da neki minerali mogu izgrebati neke druge.

Dok postoje oni na kojima neće biti traga. Odlučili smo koristiti ovaj efekt kao osnovu za stvaranje takve ljestvice. Odabrane su različite sorte čija se snaga postupno povećavala.

Ispalo je nekoliko referentnih kamenja. Štoviše, svaki je uzorak mogao ostaviti ogrebotinu na kamenju koje je bilo mekše od njega, ali nije mogao na onom koje je bilo tvrđe.

Skalu za mjerenje tvrdoće minerala predložio je njemački znanstvenik Friedrich Moos još 1811. godine.

Što je ljestvica, koje informacije sadrži

Vrijednost na ovoj ljestvici može varirati od jedan do deset.Što je veći odgovarajući broj, to je takav kamen tvrđi.

Prilikom određivanja karakteristika određenog materijala pokušavaju ga ogrebati svim referentnim kamenjem. Ako se pronađu oni susjedni kamenčići, od kojih će jedan ogrebati uzorak, a drugi neće, tada se smatra da je njegova tvrdoća između karakteristika ovih referentnih minerala.

Najmekši kamen ovdje je talk, a najtvrđi je dijamant. Mohsova ljestvica nije jedina, u znanosti i industriji koristi se još nekoliko opcija.

Unatoč činjenici da je ova ljestvica predložena davno, aktivno se koristi u naše vrijeme. Jedna od njegovih važnih prednosti je što je njegova upotreba prilično jednostavna. Da biste to učinili, trebate imati samo potrebne referentne uzorke.

Važno je napomenuti da su informacije koje dobivamo takvim mjerenjima daleko od potpunih. Mjerenje ne daje nikakve apsolutne vrijednosti i ne može se koristiti za određivanje omjera tvrdoće.

Stoga ne možemo reći koliko je puta jedan kamen mekši ili tvrđi od drugog. Također ne možemo navesti apsolutnu vrijednost takve karakteristike materijala koji se razmatra. Također, nemojmo zaboraviti da neki minerali imaju različitu snagu ako se zagrebu u različitim smjerovima.

Također je važno napomenuti da u nedostatku referentnih materijala možete koristiti obične predmete, o kojima se otprilike zna koje mjesto zauzimaju na ovoj ljestvici. Na primjer, uzmimo obični novčić, čija tvrdoća može varirati u različitim zemljama, ali američki cent odgovara otprilike tri prema ovom pravilu. I obično staklo ima čvrstoću nešto veću od pet.

Standardi mjerila

Razgovarajmo o standardima za određivanje tvrdoće prema ovom principu. Ima ih samo deset. Razmotrite ih od najmekšeg do najtvrđeg.

Ovaj materijal je toliko mekan da se može ogrebati noktom. Grafit ima sličan stupanj krutosti. Prema snazi ​​karakterizira ga jedinica. Ovaj materijal je dobro poznat u svakodnevnom životu. Uobičajeno je koristiti ga kao dječji puder. Također se široko koristi za puderiranje gumenih proizvoda. Time se sprječava njihovo lijepljenje jedno za drugo.

Ovo je sljedeći korak u ljestvici koja se razmatra. Gips je već tvrđi od talka i ima tvrdoću 2. Ujedno ga je lako i ogrebati noktom. Kao što znamo, ovaj mineral ima posebno svojstvo.

Ako se omekša do stanja praha, a zatim pomiješa s vodom, tada ćemo dobiti oblik koji nam je potreban. Zanimljivo je da ovaj materijal ne može biti samo bijeli. Poznat je, na primjer, prirodni žuti gips.

Ovo je treći kamen na našem popisu. Karakteristika mu je 3. Više ga neće biti moguće zagrebati noktom, ali to može učiniti bakrenim novčićem. Isti stupanj tvrdoće nalazi se u zlatu i srebru. Naziva se i biomineral. Od ovog materijala se izrađuju školjke.

Ovaj materijal se također naziva fluorit. Prevedeno na ruski, zvuči kao "tekućina". Više ga nije moguće zagrebati noktom, a ni bakrenim novčićem. No, s prozorskim staklom ili običnim nožem to je sasvim moguće učiniti.

U našem slučaju, tvrdoća ovog materijala odgovara 4. Što se tiče tvrdoće, to odgovara tako drevnom građevinskom materijalu kao što je dolomit. Fluorit se koristi u metalurgiji kako bi nastala troska od taljenja bila taljiva.

U davna vremena fluorit je bio uobičajen materijal za zanate. Na primjer, od ovog minerala napravljene su prekrasne vaze. Sada se također koristi u industriji. Na primjer, izrađuju se leće.

Predstavlja sljedeći korak na ovoj ljestvici (5). Još uvijek se može izgrebati staklom ili nožem. Slična karakteristika nalazi se u lapis lazuli. Ovaj mineral se koristi za ekstrakciju fosfora ili fosforne kiseline. Fosfatna gnojiva također se proizvode od ovog minerala.

Sljedeći na našem popisu je mineral s pomalo neobičnim imenom ortoklas. Staklo ga neće ogrebati. Međutim, uz pomoć turpije - možete. Opal ima sličnu snagu.

Na Mohsovoj ljestvici njegova je razina 6. U industriji se koristi za proizvodnju elektrokeramike i porculana. Opal se ne može koristiti kao referenca. To je zbog činjenice da postoje mnoge sorte s prilično različitim karakteristikama čvrstoće.

Odgovara 7. To je najčešći mineral na našem planetu. Konkretno, obični pijesak sastoji se od kvarca. Ali može postojati iu drugim oblicima: gorski kristal, ahat, ametist i mnogi drugi. Staklo se izrađuje od običnog kvarca.

Tvrđi od prethodno smatranih minerala. Karakteristika jednaka 8 ukazuje na to da ju je prilično teško obraditi. Obično se u tu svrhu koriste dijamanti. Prvi nalazi ovog minerala pronađeni su u Crvenom moru na otoku Topazios. Otuda mu je i ime.

S jedne strane, na skali koja se razmatra, korund je gotovo jednako tvrd kao dijamant. S druge strane, uz pomoć drugih metoda utvrda je izmjerena u apsolutnom mjerilu. Pokazalo se da je dijamant 90-180 puta tvrđi od korunda.

Nesigurnost navedene brojke je zbog činjenice da su različite metode dale različite rezultate pri mjerenju. Korund na razmatranoj skali ima tvrdoću 9. Rubin i safir također su korund. Budući da je ovaj materijal prilično tvrd, naširoko se koristi kao abrazivni materijal.

Ima najveći stupanj tvrdoće. Prije svega, to znači da ga je teško moguće izgrebati bilo kojim drugim mineralom. Tvrdoća je 10 i ovaj mineral se koristi u obradi mekšeg materijala.

Konkretno, govorimo o kvarcu, topazu ili korundu. Zanimljivo je da je jednom ovaj kamen uspoređivan s talkom. Nakon mjerenja pokazalo se da je dijamant 1600 puta tvrđi od dijamanta.

Srednji stupnjevi tvrdoće

Obično se označavaju decimalnim razlomcima. Ova se vrijednost određuje vizualno, prema dubini odgovarajućih ogrebotina. Na primjer, tvrdoća krizoberila je 8,5. To je zbog činjenice da je ovaj materijal sposoban ogrebati topaz u istoj mjeri kao što ga sam korund može ogrebati.

Kako odrediti stupanj tvrdoće minerala koji nisu uključeni u ljestvicu

Da biste to učinili, morate pokušati ogrebati proučavani mineral pomoću referentnih uzoraka. Možete vidjeti što se može, a što ne.

Nakon toga se može pokušati zagrebati mineral koji je po tvrdoći najbliži referentnim mineralima, a zatim istražiti kako dotični mineral zagrebe onaj koji je mekši. Uzimajući to u obzir, moguće je odrediti karakteristike dotičnog minerala na Mohsovoj ljestvici.

Određivanje tvrdoće na vagi s improviziranim sredstvima

Da biste to učinili, možete koristiti, na primjer, sljedeću ljestvicu:

• Olovka za olovku je
• Kuhinjska sol ima tvrdoću 2.
• Bakreni novčić je 2,5 ili 3 na Mohsovoj ljestvici.
• 4 je kod željeznog čavala.
• Staklo ima tvrdoću 5.
• Čelični nož je 6.
• Turpija je karakterizirana čvrstoćom jednakom 7.

Iako su glavne karakteristike minerala (kemijski sastav i unutarnja kristalna struktura) utvrđene na temelju kemijske analize i metodom difrakcije X-zraka, neizravno se odražavaju na svojstva koja se lako promatraju ili mjere. Za dijagnosticiranje većine minerala dovoljno je odrediti njihov sjaj, boju, cijepnost, tvrdoću i gustoću.

Sjaj- kvalitativna karakteristika svjetlosti koju reflektira mineral. Neki neprozirni minerali snažno odbijaju svjetlost i imaju metalni sjaj. To je tipično za rudne minerale, na primjer, galenit (mineral olova), kalkopirit i bornit (mineral bakra), argentit i akantit (mineral srebra). Većina minerala apsorbira ili propušta značajan dio svjetlosti koja pada na njih i ima nemetalni sjaj. Neki minerali imaju sjaj koji prelazi iz metalnog u nemetalni, što se naziva polumetalnim.

Minerali s nemetalnim sjajem obično su svijetle boje, neki od njih su prozirni. Često postoje prozirni kvarc, gips i svijetli liskun. Drugi minerali (na primjer, mliječno bijeli kvarc) koji propuštaju svjetlost, ali kroz koje se predmeti ne mogu jasno razlikovati, nazivaju se prozirni. Minerali koji sadrže metale razlikuju se od ostalih po prijenosu svjetlosti. Ako svjetlost prolazi kroz mineral, barem u najtanjim rubovima zrna, onda je on, u pravilu, nemetal; ako svjetlost ne prolazi, onda je ruda. Međutim, postoje iznimke: na primjer, svijetli sfalerit (mineral cinka) ili cinober (mineral žive) često su prozirni ili prozirni. Minerali se razlikuju po kvalitativnim karakteristikama nemetalnog sjaja.
Glina ima mutni zemljani sjaj. Kvarc na rubovima kristala ili na prijelomnim površinama je staklast, talk, koji je podijeljen na tanke listiće duž ravnina cijepanja, je sedef. Svijetli, svjetlucavi, poput dijamanta, sjaj se zove dijamant. Kada svjetlost padne na mineral nemetalnog sjaja, ona se djelomično odbija od površine minerala, a djelomično se lomi na ovoj granici. Svaku tvar karakterizira određeni indeks loma. Budući da se ovaj pokazatelj može mjeriti s velikom točnošću, vrlo je korisna dijagnostička značajka minerala. Priroda sjaja ovisi o indeksu loma, a oba ovise o kemijski sastav i kristalna struktura minerala. Općenito, prozirni minerali koji sadrže atome teški metali, imaju visok sjaj i visok indeks loma. Ova skupina uključuje takve uobičajene minerale kao što su anglezit (olovni sulfat), kasiterit (kositreni oksid) i titanit ili sfen (kalcijev i titanijev silikat).

Minerali sastavljeni od relativno lakih elemenata također mogu imati jak sjaj i visok indeks loma ako su njihovi atomi tijesno zbijeni i zajedno ih drže jake kemijske veze. Upečatljiv primjer je dijamant koji se sastoji od samo jednog laganog elementa, ugljika. U manjoj mjeri to vrijedi i za mineral korund (Al2O3), čije su prozirno obojene varijante - rubin i safiri drago kamenje. Iako se korund sastoji od lakih atoma aluminija i kisika, oni su tako čvrsto povezani da mineral ima prilično jak sjaj i relativno visok indeks loma. Neki sjajevi (uljni, voštani, mat, svilenkasti itd.) ovise o stanju površine minerala ili o strukturi mineralnog agregata; smolasti sjaj karakterističan je za mnoge amorfne tvari (uključujući minerale koji sadrže radioaktivne elemente uran ili torij).

Boja- jednostavna i praktična dijagnostička značajka. Primjeri uključuju mjedeno žuti pirit (FeS2), olovno sivi galenit (PbS) i srebrno bijeli arsenopirit (FeAsS2). U drugim rudnim mineralima s metalnim ili polumetalnim sjajem, karakteristična boja može biti maskirana igrom svjetla u tankom površinskom filmu (potamnjenje). To je karakteristično za većinu bakrenih minerala, posebno za bornit, koji se naziva "paunova ruda" zbog svoje preljevne plavo-zelene nijanse koja se brzo razvija na svježem prijelomu. Međutim, drugi minerali bakra obojeni su u dobro poznate boje: malahit - u zeleno, azurit - u plavo.
Neki nemetalni minerali nepogrešivo se raspoznaju po boji prema glavnom kemijskom elementu (žuta - sumpor i crna - tamnosiva - grafit itd.).
Mnogi nemetalni minerali sastoje se od elemenata koji im ne daju određenu boju, ali poznate su obojene varijante čija je boja posljedica prisutnosti nečistoća. kemijski elementi u malim količinama, koje se ne mogu usporediti s intenzitetom boje koju uzrokuju. Takvi se elementi nazivaju kromofori; njihovi se ioni odlikuju selektivnom apsorpcijom svjetlosti. Na primjer, tamnoljubičasti ametist svoju boju duguje neznatnoj primjesi željeza u kvarcu, a gustom zelene boje smaragd je povezan s malim sadržajem kroma u berilu.
Obojenost inače bezbojnih minerala može nastati zbog defekata u kristalnoj strukturi (zbog nezauzetih položaja atoma u rešetki ili ulaska stranih iona), što može uzrokovati selektivnu apsorpciju određenih valnih duljina u spektru bijele svjetlosti. Tada se minerali boje komplementarnim bojama. Rubini, safiri i aleksandriti svoju boju duguju upravo takvim svjetlosnim efektima.
Bezbojni minerali mogu se obojiti mehaničkim uključcima. Dakle, tanka diseminirana diseminacija hematita daje kvarcu crvenu boju, klorit - zelenu. Mliječni kvarc je mutan s plinovito-tekućim inkluzijama. Iako je boja minerala jedno od najlakše odredivih svojstava u dijagnostici minerala, mora se koristiti s oprezom jer ovisi o mnogim čimbenicima.
Unatoč varijabilnosti u boji mnogih minerala, boja mineralnog praha je vrlo konstantna, te je stoga važna dijagnostička značajka. Obično se boja mineralnog praha određuje linijom (tzv. "boja linije"), koju mineral ostavlja ako se povuče preko neglaziranog porculanskog tanjura (biskvita). Na primjer, mineral fluorit može biti obojen u različite boje, ali njegova linija je uvijek bijela.

dekoltea. Karakteristično svojstvo minerala je njihovo ponašanje pri lomu. Na primjer, kvarc i turmalin, čija površina prijeloma podsjeća na staklenu krhotinu, imaju konhoidalni prijelom. Kod drugih minerala, prijelom se može opisati kao grub, nazubljen ili krhotinski. Za mnoge minerale karakteristika nije lom, već cijepanje. To znači da se cijepaju duž glatkih ravnina koje su izravno povezane s njihovom kristalnom strukturom. Vezne sile između ravnina kristalne rešetke mogu biti različite ovisno o kristalografskom smjeru. Ako su u nekim smjerovima mnogo veći nego u drugim, tada će se mineral razdvojiti preko najslabije veze. Budući da je cijepanje uvijek paralelno s atomskim ravninama, može se označiti kristalografskim smjerovima. Na primjer, halit (NaCl) ima kockasti cijep, odnosno tri međusobno okomita smjera mogućeg cijepanja.
Cijepanje također karakterizira lakoća manifestacije i kvaliteta dobivene površine cijepanja. Tinjac ima vrlo savršenu cijepanost u jednom smjeru, odnosno lako se cijepa na vrlo tanke listiće glatke, sjajne površine. Topaz ima savršen dekolte u jednom smjeru. Minerali mogu imati dva, tri, četiri ili šest smjerova cijepanja, po kojima se jednako lako cijepaju, ili više pravaca cijepanja. različitim stupnjevima.
Neki minerali uopće nemaju cijepanje. Budući da je cijepanje kao manifestacija unutarnje strukture minerala njihovo nepromjenjivo svojstvo, ono služi kao važna dijagnostička značajka.

Tvrdoća- otpornost koju mineral pruža pri grebanju. Tvrdoća ovisi o kristalnoj strukturi: što su atomi u strukturi minerala jače povezani, to ga je teže ogrebati.
Talk i grafit su mekani lamelarni minerali izgrađeni od slojeva atoma međusobno povezanih vrlo slabim silama. Na dodir su masne: pri trljanju o kožu ruku pojedini najtanji slojevi skliznu. Najtvrđi mineral je dijamant, u kojem su atomi ugljika tako čvrsto povezani da se može ogrebati samo drugim dijamantom. Početkom 19.st Austrijski mineralog F. Moos poredao je 10 minerala prema rastućoj tvrdoći. Od tada se koriste kao standardi za relativnu tvrdoću minerala, tzv. Mohsova ljestvica (tablica 1).

Tablica 1. Mohova ljestvica tvrdoće

Mineral	Relativna tvrdoća
Talk
Gips
kalcit
Fluorit
apetit
ortoklas
Kvarcni
Topaz
Korund
Dijamant

Gustoća. Masa atoma kemijskih elemenata varira od vodika (najlakši) do urana (najteži). Pod ostalim jednakim uvjetima, masa tvari koja se sastoji od teških atoma veća je od mase tvari koja se sastoji od lakih atoma. Na primjer, dva karbonata - aragonit i cerusit - imaju sličnu unutarnju strukturu, ali aragonit sadrži lake atome kalcija, a cerusit sadrži teške atome olova. Kao rezultat toga, masa cerusita premašuje masu aragonita istog volumena. Masa po jedinici volumena minerala također ovisi o gustoći pakiranja atoma. kalcit, poput aragonita, je kalcijev karbonat , ali u kalcitu su atomi manje zbijeni, jer ima manju masu po jedinici volumena od aragonita. Relativna masa, odnosno gustoća, ovisi o kemijskom sastavu i unutarnjoj strukturi.
Gustoća je omjer mase tvari prema masi istog volumena vode na 4 ° C. Dakle, ako je masa minerala 4 g, a masa istog volumena vode 1 g, tada gustoća minerala je 4. U mineralogiji je uobičajeno izražavati gustoću u g / cm3.
Da bi se odredila tvrdoća minerala, potrebno je identificirati najtvrđi mineral koji se može ogrebati. Tvrdoća proučavanog minerala bit će veća od tvrdoće minerala koji je njime zagreban, ali manja od tvrdoće sljedećeg minerala na Mohsovoj ljestvici. Snaga veze može varirati ovisno o kristalografskom smjeru, a budući da je tvrdoća gruba procjena tih sila, može varirati u različitim smjerovima. Ta je razlika obično mala, s izuzetkom kijanita, koji ima tvrdoću 5 u smjeru paralelnom s duljinom kristala i 7 u poprečnom smjeru.
U mineraloškoj praksi koristi se i za mjerenje apsolutnih vrijednosti tvrdoće (tzv. mikrotvrdoća) sklerometrom, koja se izražava u kg/mm2.
Gustoća je važna dijagnostička značajka minerala i lako ju je izmjeriti. Uzorak se prvo važe u zraku, a zatim u vodi. Budući da je uzorak uronjen u vodu podvrgnut sili uzgona prema gore, njegova je težina tamo manja nego u zraku. Gubitak težine jednak je težini istisnute vode. Dakle, gustoća je određena omjerom mase uzorka u zraku i gubitka njegove težine u vodi.