Skala Mohsa
Skala twardości minerałów Mohsa ( / m oʊ z / ) to jakościowa skala porządkowa , od 1 do 10, charakteryzująca odporność minerałów na zarysowania poprzez zdolność twardszego materiału do zarysowania miękkiego materiału.
Skala została wprowadzona w 1812 roku przez niemieckiego geologa i mineraloga Friedricha Mohsa w jego książce „Versuch einer Elementar-Methode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien” ; jest to jedna z kilku definicji twardości w materiałoznawstwie , z których niektóre są bardziej ilościowe.
Metoda porównywania twardości poprzez obserwację, które minerały mogą zarysować inne, jest bardzo starożytna, o czym wspomniał Teofrasta w swoim traktacie O kamieniach , ok. 300 pne , a następnie Pliniusz Starszy w swoim Naturalis Historia , ok. AD 77 . Skala Mohsa jest przydatna do identyfikacji minerałów w terenie, ale nie jest dokładnym wskaźnikiem wytrzymałości materiałów w środowisku przemysłowym .
Minerały
Skala twardości minerału Mohsa opiera się na zdolności jednej naturalnej próbki minerału do widocznego zarysowania innego minerału. Próbki materii użyte przez Mohsa to różne minerały. Minerały to chemicznie czyste ciała stałe występujące w przyrodzie. Skały składają się z jednego lub więcej minerałów. Jako najtwardsza znana naturalnie występująca substancja, kiedy skala została zaprojektowana, diamenty znajdują się na szczycie skali. Twardość materiału mierzy się na skali, znajdując najtwardszy materiał, który dany materiał może zarysować, lub najdelikatniejszy materiał, który może zarysować dany materiał. Na przykład, jeśli jakiś materiał jest porysowany przez apatyt ale nie przez fluoryt , jego twardość w skali Mohsa wynosiłaby od 4 do 5.
„Zarysowanie” materiału na potrzeby skali Mohsa oznacza tworzenie widocznych gołym okiem niesprężystych dyslokacji. Często materiały, które są niższe w skali Mohsa, mogą powodować mikroskopijne, nieelastyczne dyslokacje na materiałach, które mają wyższą liczbę Mohsa. Chociaż te mikroskopijne dyslokacje są trwałe i czasami szkodliwe dla integralności strukturalnej twardszego materiału, nie są one uważane za „zadrapania” przy określaniu liczby w skali Mohsa.
Każda z dziesięciu wartości twardości w skali Mohsa jest reprezentowana przez minerał odniesienia , z których większość jest szeroko rozpowszechniona w skałach.
Skala Mohsa jest skalą porządkową . Na przykład korund (9) jest dwa razy twardszy niż topaz (8), ale diament (10) jest cztery razy twardszy niż korund. Poniższa tabela przedstawia porównanie z twardością bezwzględną mierzoną sklerometrem , z przykładami obrazkowymi.
| Twardość Mohsa | Minerał referencyjny | Wzór chemiczny | Absolutna twardość | Obraz |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Talk | Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 | 1 |
|
| 2 | Gips | CaS04 · 2H2O _ _ | 2 |
|
| 3 | Kalcyt | CaCO 3 | 14 |
|
| 4 | Fluoryt | CaF 2 | 21 |
|
| 5 | Apatyt | Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH - ,Cl - ,F - ) | 48 |
|
| 6 | Skaleń ortoklazowy | KAl Si 3 O 8 | 72 |
|
| 7 | Kwarc | SiO2 _ | 100 |
|
| 8 | Topaz | Al 2 SiO 4 (OH - , F - ) 2 | 200 |
|
| 9 | korund | Al2O3 _ _ _ | 400 |
|
| 10 | Diament | C | 1500 |
|
Używanie niektórych zwykłych materiałów o znanej twardości może być prostym sposobem przybliżenia pozycji minerału na skali. W skali Mohsa płytka smugowa ( porcelana nieszkliwiona ) ma twardość około 7. Inne przydatne komparatory to: paznokieć (2,5), miedziana moneta (3,5), ostrze noża (5,5), gwóźdź stalowy (6,5), wiertło do kamienia bit (8,5).
Twardość pośrednia
Twardość niektórych minerałów jest pośrednia między dwoma minerałami odniesienia w skali Mohsa. Niektóre przykłady przedstawiono w tabeli:
| Twardość | Minerał |
|---|---|
| 1.5 | todorokit , wakabayashilit , idrialit , dimorfit |
| 2.5 | linaryt , uleksyt , kinoit , cylindryt |
| 3.5 | Adamit , stroncjanit , rozet , ludlamit |
| 4.5 | konichalcyt , duftyt , kolemanit , lindgrenit |
| 5.5 | perowskit , chromit , bawenit , agrelit |
| 6.5 | baddeleyit , chlorytoid , berlinit , cuprospinel |
| 7,5 | cyrkon , euklaza , hambergit , grandidieryt |
| 8.5 | chryzoberyl , tongbait |
| 9.25 | moissanit |
Inne substancje
Niektórym substancjom stałym, które nie są minerałami, przypisano twardość w skali Mohsa. Jeśli jednak substancja jest w rzeczywistości mieszaniną innych substancji, określenie twardości może być trudne lub może wprowadzać w błąd lub być bez znaczenia. Na przykład niektóre źródła przypisują granitowi twardość w skali Mohsa 6 lub 7, ale należy to traktować ostrożnie, ponieważ granit jest skałą złożoną z kilku minerałów, z których każdy ma własną twardość w skali Mohsa (np. bogaty w topaz granit zawiera: topaz - twardość 8, kwarc - twardość 7, skaleń ortoklazowy - twardość 6, skaleń plagioklazowy - twardość 6 do 6,5, mika - twardość 2 do 4).
| Twardość | Substancja |
|---|---|
| 0,2–0,3 | cez , rubid |
| 0,5–0,6 | lit , sód , potas , wosk do świec |
| 1.5 | gal , stront , bar , tal |
| 2 | heksagonalny azotek boru , wapń , drewno , suchy lód (stała postać dwutlenku węgla ) |
| 2–2,5 | alfa-keratyna , plastik |
| 2,5–3 | lantan , dżet |
| 3 | tor , zębina , kreda , mosiądz , brąz |
| 4–4,5 | zwykła stal |
| 5 | szkliwo zębów , cyrkon , obsydian ( szkło wulkaniczne ) |
| 5.5 | beryl , molibden , hafn , szkło , kobalt |
| 6 | mangan , german , niob , uran , rod |
| 6–7 | topiony kwarc , krzem , ruten , iryd , tantal , opal , beton , granit |
| 7 | ren , porcelana |
| 8 | cyrkonia , stal hartowana |
| 8.5 | azotek krzemu , węglik tantalu |
| 9 | węglik wolframu , azotek tytanu |
| 9–9,5 | węglik krzemu (karborund), węglik tantalu , węglik cyrkonu , węglik berylu , węglik tytanu , borek glinu , węglik boru . |
| 9,5 – blisko 10 | bor , azotek boru , diborek renu ( oś a ), diborek tytanu , węglik boru |
Używać
Pomimo braku precyzji, skala Mohsa jest odpowiednia dla geologów terenowych, którzy używają tej skali do zgrubnej identyfikacji minerałów za pomocą zestawów do zdrapywania. Twardość minerałów w skali Mohsa można często znaleźć w arkuszach referencyjnych.
Twardość Mohsa jest przydatna w frezowaniu . Pozwala ocenić, jaki rodzaj młyna najlepiej rozdrobni dany produkt, którego twardość jest znana. Skala jest wykorzystywana przez producentów elektroniki do badania wytrzymałości elementów płaskich wyświetlaczy (takich jak szkło osłonowe do wyświetlaczy LCD czy obudowy do OLED ), a także do oceny twardości ekranów dotykowych w elektronice użytkowej.
Porównanie ze skalą Vickersa
Porównanie twardości Mohsa i twardości Vickersa :
| Nazwa minerału |
Twardość (Mohsa) |
Twardość (Vickersa) (kg/mm 2 ) |
|---|---|---|
| Grafit | 1–2 | VHN 10 = 7–11 |
| Cyna | 1.5 | VHN 10 = 7–9 |
| Bizmut | 2–2,5 | VHN 100 = 16–18 |
| Złoto | 2.5 | VHN 10 = 30–34 |
| Srebro | 2.5 | VHN 100 = 61–65 |
| Chalkozyn | 2,5–3 | VHN 100 = 84–87 |
| Miedź | 2,5–3 | VHN 100 = 77–99 |
| Galena | 2.5 | VHN 100 = 79–104 |
| Sfaleryt | 3,5–4 | VHN 100 = 208–224 |
| heazlewoodyt | 4 | VHN 100 = 230–254 |
| Carrollite | 4,5–5,5 | VHN 100 = 507–586 |
| getyt | 5–5,5 | VHN 100 = 667 |
| Krwawień | 5–6 | VHN 100 = 1000–1100 |
| chromit | 5.5 | VHN 100 = 1278–1456 |
| Anataz | 5,5–6 | VHN 100 = 616–698 |
| Rutyl | 6–6,5 | VHN 100 = 894–974 |
| Piryt | 6–6,5 | VHN 100 = 1505–1520 |
| Bowieit | 7 | VHN 100 = 858–1288 |
| Euklaz | 7,5 | 100 VHN = 1310 |
| Chrom | 8.5 | VHN 100 = 1875–2000 |
Zobacz też
Dalsza lektura
- Cordua, William S. (ok. 1990). „Twardość minerałów i skał” . Lapidary Digest – przez gemcutters.org.
