Твердость драгоценных камней по шкале Мооса

Метод царапания

Чтобы быстро определять твердость камней, весь мир пользуется шкалой Карла Мооса. Предложенный им более двух сотен лет назад метод до сих пор остается самым популярным и удобным. И это несмотря на то, что позже другие ученые изобрели для этой цели специальные приборы, инструменты и более современные способы. Секрет успеха кроется в простоте системы и возможности применения бытовых предметов, которые всегда находятся под рукой.

Шаг за шагом к простой системе

Первые попытки

Путь к определению твердости камней по шкале Мооса (полное имя Карл Фридрих Христиан) оказался длинным. В основе метода, который сегодня называют этим именем, лежит обычное царапание минералов. Так поступали еще триста лет назад при попытках оценить механические характеристики исследуемого материала. В середине XVII века с этой целью применяли напильник. Этот незаменимый до сих пор инструмент помогал сортировать камни по прочности и твердости.

В 1722 году французскому математику и натуралисту Рене Реомюру пришла идея классифицировать металлы с применением царапания исследуемой поверхности материалом-эталоном. Позже немецкий геолог Абраам Вернер подхватил эту блестящую мысль. В 1774 он разработал несколько видов шкал для определения твердости минералов по множеству признаков – по цвету, весу, запаху, вкусу и, в том числе, по твердости.

Подходят подручные средства

Вклад Вернера

Именно Вернер разделил минералы на очень мягкие, которые царапаются ногтем и твердые, которые не чертятся ножом, но высекают искры с помощью огнива. Среди них и два промежуточных вида – полутвердые (не дают искр, и нож не оставляет следа) и мягкие, которые не поддаются ногтю при царапании.

Абраам Вернер подготовил несколько учеников, которые позже стали великими учеными. В их числе и Карл Моос, который в 1811 году на основе системы своего научного руководителя создал десятибалльную шкалу для определения твердости минералов. В основе – все тот же метод царапания эталонами.

Мягкие и твердые эталоны

Суть метода и поиски ученых

Выбранные эталоны

Шкала Мооса позволяет сделать оценку относительной твердости. Эталоны распределены по возможности царапать что-либо или царапаться чем-либо. Тальк из класса силикатов стоит на нижней ступени, как мягкий минерал. На верхней – алмаз, как самый твердый из природных кристаллов. Среди других эталонов:

  • гипс;
  • кальцит;
  • флюорит;
  • апатит;
  • ортоклаз;
  • кварц;
  • топаз;
  • корунд.

Внешний вид шкалы

Каждый из перечисленных минералов способен прочертить царапину на предыдущем. К примеру, топаз оставит след на образце кварца. А корунд оцарапает кристалл топаза. Приведенная ниже таблица поможет разобраться с цифровыми показателями твердости выбранных ученым эталонов.

Таблица совместимости камней по Моосу

Количественные измерения

Значения, приведенные в шкале Мооса, считаются качественными показателями. Обратите внимание на колонку, указывающую абсолютную твердость. Это значения количественные. По-другому параметр называют микротвердостью, возможно, потому что исследования ведутся под микроскопом методом Бринелля или Виккерса. При этом специальная пирамидка из алмаза вдавливается в минерал с нужной нагрузкой. Вместо пирамидки иногда применяют стальной шарик.

Также используют склерометр, первым изобретателем которого стал германский физик Август Зеебек. Здесь основной инструмент для царапания – игла из алмаза или закаленной стали. Результаты показывают количество кгс (килограмм-сила) на квадратный мм.

Эталонный образец

Кажущиеся недостатки

За многие годы шкалу Мооса неоднократно пытались изменить, но ни один из вариантов не получил признания. В итоге ученые сошлись во мнении, что единственным неудачным эталоном является кальцит. Его твердость на 0,5 балла колеблется (от 3 до 3,5) в зависимости от направления царапания.

Однако предложение заменить его галенитом не нашло поддержки. У этого минерала направление царапины не имеет значения, но показатель твердости зависит от переменного химического состава и может изменяться даже на 1 балл.

Подойдет стальной нож

Научные изыскания

Александр Поваренных, минеролог с Украины, посчитал, что у Мооса между корундом и алмазом слишком большой разрыв (первый в 4 раза мягче второго по абсолютной твердости). Ученый предложил ввести между ними пять промежуточных веществ. Но четыре из них – искусственного происхождения. Единственный природный минерал, который можно поставить между корундом и алмазом – это муассанит с твердостью 9,5.

Научное сообщество посчитало неактуальным предложение о введении 15-балльной шкалы. Однако при использовании шкалы Мооса для определения твердости камней, надо учитывать, что это всего лишь таблица сравнения. И в ней не учтены особенности спайности в минералах, поэтому в разных местах царапания камень может показывать разные значения твердости.

Подручные средства и аметист

Удобство шкалы Мооса заключается в возможности использования подручных средств при отсутствии рядом предлагаемых в таблице эталонов. Сам минеролог рекомендовал применять напильник (закаленная сталь – твердость 6,5), нож, оконное стекло или стальную иглу (показатель – 5,5), медную монету (3 балла) и, наконец, человеческий ноготь (твердость до 2,5 единиц). Эти показатели требуется просто запомнить.

Рассмотрим пример. У аметиста твердость по Моосу как у всех кварцев, 7 единиц. Это значит, что острым краем граненого камня можно поцарапать обычное стекло или более мягкий опал. Однако он не защищен от минералов берилловой группы, шпинели и корундов (сапфиры, рубины). Подробнее в статье «Камень аметист: цвет, свойства и кому подходит».

Для самого аметиста легко можно осуществить обработку граней алмазом, который превышает его и всех остальных в твердости.

Образцы минералов

Важные замечания

Непостоянная величина

Твердость способна изменяться в зависимости от количества содержащихся в минерале примесей, зависит от расположения атомов в решетке. Существует понятие ложной твердости. Так, в кристалле гематита оценивается в 6,5 баллов. Этот же минерал в виде порошка железной охры дает цифру менее 4.

Важное влияние на показатели твердости оказывают места добычи, то есть, места формирования камней. Сапфиры, которые находят в Шри-Ланке, тверже аналогичных камней, привезенных из провинции Кашмир (Индия). Алмазы, добытые в ЮАР, мягче кристаллов с острова Калимантан.

Чемпионом по различным значениям стал кианит. По длине кристалла – это 4,5 единиц, по ширине – 7. Получается, что если царапать камень вдоль, то след останется, а если поперек, то нет.

Мягкий тальк

Между целыми числами

Шкала Мооса предусматривает и промежуточные значения твердости. Обозначения при этом записываются в виде десятичных дробей. Гранат, который содержит в составе диоксид кремния (кварц), показывает 7,5 баллов. Это значит, что минерал царапается эталоном топазом, но сам способен оставлять следы на кварцевых кристаллах.

Яшма, как горная кварцевая порода, в среднем дает твердость в 6,5 баллов. Получается, что чистый кварц способен ее повредить, а сама она оставит след на эталонном кристалле ортоклаза.

Поставьте, пожалуйста, лайк за статью. Расскажите друзьям об удобстве описанного метода, сделав репост.

Напишите в комментарии, как вам помогает шкала Мооса.

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Пульс камня
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector