Шкала твердости мооса лимонная кислота. Что такое шкала твердости мооса

Шкала Мооса

Краткая инструкция по пользованию шкалой Мооса

Шкала́ Мо́оса (минералогическая шкала твёрдости) - набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов , расположенных в порядке возрастающей твёрдости. Предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом .

Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твёрдости минералов. Например, корунд (9) в 2 раза твёрже топаза (8), но при этом почти в 4 раза менее твёрдый, чем алмаз (10). Благодаря ей, можно определить твердость минерала методом царапания, так как в этой шкале каждый последующий минерал своим острым концом царапает предыдущий.

Для удобства пользования каждый минерал данной шкалы можно вмонтировать с помощью эпоксидной смолы в конец короткой металлической трубки. Для определения твердости нужно выбрать ровную поверхность, что бывает трудно, так как у многих минералов края их неровных участков могут крошиться, что затрудняет точное определение твердости. Когда царапина или другой отпечаток оставлены на ровной поверхности, то видно, что несмотря на хрупкость, испытуемый минерал поддается пластической деформации под воздействием острого края эталонного минерала. Царапину следует проводить короткими осторожными движениями, чтобы не испортить образец. Когда испытуемый образец близок по твердости к стандарту, оставленный след необходимо слегка протереть и рассмотреть под лупой, чтобы убедится, что царапина действительно была сделана.

Иногда для определения твердости приходится пользоваться средствами, которые обычно бывают под рукой , хотя в некоторых случаях они бывают недостаточно точны (карандаш -1, соль поваренная - 2, ноготь - 2.5,медная монета - 3, железный гвоздь - 4, стеклоь - 5, стальной нож -6, напильник - 7). стоит забывать о том, что при определении твердости всегда следует испытывать свежую поверхность минерала. Определяя твердость минерала лучше всего начинать со стекла, так как его значение твердости приходится примерно на середину шкалы. Важно помнить, что скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые разности минералов обладают ложными малыми твёрдостями. Например, гематит в кристаллах имеет твердость 6, а в виде красной охры меньше 4, что говорит о практически отсутствии сцепления в тонкодиспергированной массе гематита. В целом главная масса природных соединений обладает твердостью от 2 до 6. Наиболее твердые минералы, как правило, принадлежат к окислам и некоторым (чаще всего островным) силикатам.

Твёрдость	Минерал	Абсолютная твёрдость
1	Тальк (Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2)	1
2	Гипс (CaSO 4 *2H 2 O)	3
3	Кальцит (CaCO 3)	9
4

Мы знаем, что различные минералы имеют различную степень твёрдости. Но как её можно определить количественно? Для того, чтобы создать некую шкалу, придумали следующий подход. Было известно, что одни минералы могут оцарапать некоторые другие.

В то время, как есть и такие, на которых не останется никакого следа. Решили этот эффект положить в основу при создании такой шкалы. Были отобраны различные разновидности, крепость которых возрастала постепенно.

Получился некоторый ряд эталонных камней. При этом каждый образец мог оставить царапину на тех камнях, которые были мягче его, но не мог на тех, которые были твёрже.

Шкала измерения твёрдости минералов была предложена немецким учёным Фридрихом Моосом ещё в 1811 году.

Что за шкала, какую информацию содержит

Значение по этой шкале может находиться в пределах от одного до десяти. Чем больше соответствующее число, тем твёрже такой камень.

При определении характеристик конкретного материала, его пытаются оцарапать всеми эталонными камнями. Если найдены те соседние камни, один из которых оцарапает образец, а другой – нет, то считается, что его твёрдость находится между характеристиками этих эталонных минералов.

Самый мягкий камень здесь - это тальк, а самым твёрдым является алмаз. Шкала Мооса - не единственная, в науке и промышленности используются ещё несколько вариантов.

Несмотря на то, что эта шкала была предложена достаточно давно, её активно применяют и в наше время. Одним из её важных достоинств является то, что её использование достаточно просто. Для этого нужно только иметь нужные эталонные образцы.

Важно отметить, что информация, которую мы получаем при таких измерениях далеко не полная. Измерение не даёт никаких абсолютных величин и не может использоваться для определения соотношений по твёрдости.

Мы не можем таким образом сказать, во сколько раз один камень мягче или твёрже другого. Также не можем утверждать об абсолютной величине такой характеристики рассматриваемого материала. Также не будем забывать и о том, что некоторые минералы имеют различную прочность, если проводить царапины в различных направлениях.

Важно отметить также и то, что при отсутствии эталонных материалов, можно воспользоваться обычными предметами , про которые примерно известно, какое место у них по данной шкале. Для примера, приведём обычную монету, твёрдость которой в различных странах может быть различной, но цент в США соответствует примерно трём по этому правилу. А у обычного стекла крепость немного больше пяти.

Эталоны шкалы

Расскажем об эталонах для определения твёрдости по этому принципу. Их всего десять. Рассмотрим их от самого мягкого до самого твёрдого.

Этот материал настолько мягок, что его можно оцарапать ногтем. Аналогичная степень жёсткости имеется у графита. По своей крепости он характеризуется единицей. Этот материал хорошо известен в быту. Именно его принято использовать в качестве детской присыпки. Также его широко применяют для присыпки резиновых изделий. Это предотвращает их прилипание друг к другу.

Это следующая ступень в рассматриваемой шкале. Гипс уже твёрже талька и имеет твёрдость, равную 2. При этом его также нетрудно поцарапать ногтем. Как мы знаем, этот минерал обладает особым свойством.

Если его размягчить до порошкообразного состояния, а затем размешать с водой, то мы получим нужную нам форму. Интересно, что этот материал может быть не только белым. Известен, например, натуральный гипс жёлтого цвета.

В нашем списке это третий по счёту камень. Его характеристика равна 3. Ногтем его оцарапать уже не получится, зато медной монетой это сделать возможно. Такая же степень жёсткости имеется у золота и у серебра. Его также называют биоминералом. Именно из такого материала состоят раковины.

Этот материал ещё называют плавиковым шпатом. В переводе на русский язык это звучит, как «текучий». Ногтем его оцарапать уже нельзя, медной монетой тоже. Но, вот оконным стеклом или обычным ножом это сделать вполне возможно.

В нашем случае твёрдость этого материала соответствует 4. По твёрдости это соответствует такому древнему строительному материалу, как доломит. Флюорит используют в металлургии для того, чтобы получившийся при выплавке шлак стал легкоплавким.

В древности флюорит был распространённым материалом для поделок. Например, из этого минерала делали красивые вазы. Сейчас его тоже используют в промышленности. Например, изготавливают линзы.

Представляет собой следующую ступень по этой шкале (5). По-прежнему его можно оцарапать стеклом или ножом. Аналогичная характеристика имеется у лазурита. Этот минерал используется для добычи фосфора или фосфорной кислоты. Также из этого минерала изготавливают фосфорные удобрения.

Следующим в нашем списке находится минерал с таким, немного необычным названием, как ортоклаз. Стеклом его поцарапать не получится. Однако при помощи напильника - можно. Аналогичная крепость присутствует у опала.

По шкале Мооса его уровень равен 6. В промышленности используется для производства электрокерамики и фарфора. Опал использовать в качестве эталона использовать не получится. Это связано с тем, существует множество разновидностей с достаточно разнообразными характеристиками прочности.

Соответствует 7. Это самый распространённый минерал на нашей планете. В частности, из кварца состоит обычный песок. Но может существовать и в других формах: горный хрусталь, агат, аметист и много других. Из обычного кварца производят стекло.

Более твёрдый, чем ранее рассмотренные минералы. Характеристика, равная 8, говорит о том, что обрабатывать его довольно трудно. Обычно, для этой цели принято применять алмазы. Первые находки этого минерала были сделаны в Красном море на острове Топазиос. Отсюда и произошло его название.

С одной стороны, по рассматриваемой шкале корунд почти настолько же твёрдый, как и алмаз. С другой - при помощи других методов была измерена крепость по абсолютной шкале. Оказалось, что алмаз твёрже корунда в 90-180 раз.

Неопределённость приведённой цифры связана с тем, что различные методы давали при измерении несовпадающие результаты. У корунда по рассматриваемой шкале жёсткость равна 9. Рубин и сапфир - это также корунд. Поскольку этот материал достаточно твёрдый, то широко используется в качестве абразивного материала.

Он имеет максимальную степень твёрдости. Прежде всего это означает, что его поцарапать вряд ли возможно каким-либо другим минералом. Твёрдость равна 10 и этот минерал применяют при обработке более мягкого материала.

В частности, речь идёт о кварце, топазе или корунде. Интересно, что однажды этот камень сравнили с тальком. После проведения измерений выяснилось, что алмаз превосходит по твёрдости его в 1600 раз.

Промежуточные степени твердости

Их принято обозначать десятичными дробями. Эту величину определяют визуально, по глубине соответствующих царапин. Например, твёрдость хризоберилла равна 8,5. Это связано с тем, что этот материал способен оцарапать топаз в такой же степени, в какой его самого может поцарапать корунд.

Как определить степень твердости минералов, не входящих в шкалу

Для этого нужно попытаться оцарапать исследуемый минерал с помощью эталонных образцов. Можно будет увидеть, чем это можно сделать, а чем - нет.

После этого можно попробовать оцарапать минерал ближайшим по твёрдости из эталонных минералов, затем исследовать , как рассматриваемый минерал оцарапает тот, который мягче. Рассмотрев это, можно определить характеристику рассматриваемого минерала по шкале Мооса.

Определение твердости по шкале подручными средствами

Для этого можно воспользоваться, например, следующей шкалой:

Карандашный грифель – это
У поваренной соли твёрдость равна 2.
Медная монета - это 2,5 или 3 по шкале Мооса.
4 - это у железного гвоздя.
У стекла твёрдость соответствует 5.
Стальной нож - это 6.
Напильник характеризуется крепостью, равной 7.

Вряд ли кому-то из людей, увлекающихся камнями и минералами, неизвестна шкала Мооса . Т.к. о самой шка ле Мооса мы уже рассказывали, попробуем узнать немного побольше об авторе этой шкалы - Фридрихе Моосе. Кем он был? Как получилось, что он изобрел известную во всем мире шкалу Мооса ?

Фридрих Моос родился в купеческой семье в городе Gernrode в Германии в 1773 году. По окончании школы в Галле, он отправляется на учебу в горнодобывающую академию в город Фрайберг, где на него оказал значительное влияние его учитель Авраам Вернер. Именно Вернер вдохновил молодого Мооса связать свою жизнь с минералогией и посвятить свою жизнь изучению материалов, образующих землю.

В 1801 году Фридрих Моос переезжает в Австрию, где нанимается на две работы. Первая — мастер на шахте Нойдорф в восточном Гарце. Но в виду своей страсти к горным породам, наибольший интерес Мооса вызывала его вторая работа — он был нанят богатым австрийской банкиром, JF van der Null (ДжейЭф ван дер Нуллом?), в собственности которого имелась большая коллекция минералов, нуждавшаяся в систематизации и идентификации. Иными словами, в задачи Мооса входила сортировка коллекционных минералов и выявление неизвестных науке камней.

Задача была не из легких, т.к. в то время не существовало какого бы то ни было общепринятого способа классификации минералов. Рассуждая так же как и ботаники, которые делили растения и животных на группы по каким-то общим характеристикам, Моос начал искать у минералов какие-то сходные свойства, что позволило бы их разбить на группы.

Несмотря на то, что подход Мооса был раскритикован минералогическим сообществом того времени, он в конечном счете принесет ему мировую известность, будучи основанным на таком физическом свойстве минералов как твердость.

Моос заметил, что некоторые минералы могут царапать поверхность других камней. Из этого наблюдения он сделал вывод, что для ранжирования минералов можно использовать их твёрдость. Придерживаясь этой догмы, он в конечном итоге разделил все минералы на группы в зависимости от их твёрдости. Получившаяся шкала варьировалась от самого мягкого минерала () до самого твердого ().

Около 1810 года Моос бросает свою работу в качестве горного мастера, в 1812 году становится профессором минералогии в Граце, где он и завершает свою работу по шкале твердости. Каждому минералу он присвоил значение от 1 до 10, что и стало той самой шкалой твердости минералов, шкалой Мооса .

В 1817 году Моос заменяет своего умершего наставника Вернера в качестве учителя в горнодобывающей академии во Фрайберге, где и работает в течение последующих девяти с лишним лет, пока не получает назначение профессором минералогии в университете Вены. Моос закончил свою замечательную карьеру в качестве горного советника в Горном университете в Леобане и умер в возрасте 66 лет, путешествуя по Италии.

P.S. Узнал ли австрийский банкир, что его работник Фридрих Моос царапал коллекционные минералы, истории осталось неизвестным.

Для характеристики поделочного камня важно знать степень его сопротивления механическому воздействию. В 1822 году австрийский минералог Фридрих Моос (1773— 1839) предложил определять относительную твердость минералов, сравнивая их с десятью камнями-эталонами. Образец последующего минерала этой шкалы оставляет на предыдущем царапину. Кроме указанного, существуют другие методы. Для определения твердости камня в пего вдавливают алмазный конус (метод Роквелла) или пирамидку (метод Виккерса), металлический шарик (метод Бринелля). Твердость определяется по отношению величины давления к площади отпечатка.

Шкала твердости Ф. Мооса

В полевых условиях для определения относительной твердости по Моосу можно воспользоваться такими предметами: мягкий карандаш имеет твердость 1, ноготь — 2,5, алюминиевая проволока — 3, бронзовая монета — 3,5, оконное стекло — 5, сталь лезвия перочинного ножа — от 5,5 до 6, кварц — 7. Шкала Ф. Мооса не пропорциональна истинной твердости минералов-эталонов, однако в дальнейшем выяснилось, что метод Мооса очень удобен для приблизительной характеристики камня, поэтому он сохранился в обиходе минералогов до наших дней.

Согласно шкале твердости Мооса, все камни можно разделить на три группы:

I — мягкие породы, твердостью от 1 до 3;

II — средние породы, твердостью от 3 до 5;

III — твердые породы, твердостью от 5 до 10.

Мягкие породы камня обрабатывают режущим инструментом, изготовленным из инструментальных сталей, с применением абразивов из естественных материалов. Средние породы — твердосплавным и алмазным инструментом, абразивами из искусственных материалов. Твердые породы камня поддаются обработке в основном алмазным инструментом с применением твердых абразивов: карбида кремния, карбида бора, электрокорунда и других.

Начиная с середины XIX века существовало несколько классификаций драгоценных и поделочных камней. В 1973 году профессор Е. Я. Киевленко предложил классифицировать их, условно разделив на три группы: ювелирные (драгоценные), ювелирно-поделочные и поделочные. В этой классификации учтена рыночная стоимость камней и их использование в ювелирном и камнерезном искусстве:

Общая классификация ювелирных и поделочных камней

Группа камней	Порядок	Наименование камней
Ювелирные (драгоценные)		Рубин; изумруд; алмаз; синий сапфир.
		Александрит; оранжевый, зеленый и фиолетовый сапфир; благородный черный опал; благородный жадеит (жад-империал).
		Демонтоид; благородная шпинель; благородный белый и огненный опал; аквамарин; топаз; родолит; лунный камень; красный турмалин.
		Синий, зеленый, розовый и полихромный турмалин; благородный сподумен (кунцит, гидденит), циркон; желтый, зеленый, золотистый и розовый берилл; бирюза; хризолит; аметист; хризопраз; пироп; альмандин; цитрин.
Ювелирно-поделочные		Раухтопаз (дымчатый кварц); гематит-кровавик; янтарь-сукцинит; горный хрусталь; жадеит; нефрит; лазурит; малахит; авантюрин.
Ювелирно-поделочные		Агат; цветной халцедон; кахолонг, амазонит; родонит; гелиотроп; розовый кварц; иризирующий обсидиан; обыкновенный опал; Лабрадор; беломорит и другие непрозрачные иризирующие шпаты.
Поделочные		Яшма, письменный гранит; окаменелое дерево; мраморный оникс; лиственит; обсидиан; гагат; джеспилит; селенит; флюорит; авантюриновый кварцит; агальматолит, рисунчатый кремень; цветной мрамор.