ШКАЛА МООСА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МИНЕРАЛА

Начинающие любители камня очень часто обращаются с просьбой помочь определить тот или иной камень. Впрочем, такая же проблема порой встает и у опытного коллекционера после прогулок на природе. Определение по фотографии дело часто неблагодарное, поэтому приходится задавать «дополнительные вопросы», одним из которых является твердость.
Твердость минерала является характерным и легко определяемым признаком. Она выражается в сопротивлении, которое минерал оказывает при процарапывании различными эталонами или подручными средствами. Минералы имеют различную твердость, но этот параметр всегда исследуется при изучении минерала и указываются в справочной литературе как в описании камня, так и сведены в специальные таблицы.
В минералогии принято пользоваться шкалой Мооса.
Шкала твёрдости предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом (Carl Friedrich Christian Mohs, 1773-1839). Несмотря на свою более чем 200-летнюю историю, эта шкала и сейчас используется в минералогии, геологии и других отраслях, связанных с камнями.
Минералогической шкалой твёрдости, или шкалой твёрдости Мооса называют десятибалльную шкалу относительной твёрдости минералов для определения относительной твёрдости методом царапания эталоном испытываемого объекта в которую входит набор эталонных минералов по возрастанию.
Хотя список минералов, первоначально использованных Моосом для создания таблицы эталонов твердости, остался неизменным, сегодня он дополнился и другими минералами, помогающими диагностировать испытуемые образцы:
(1 по шкале Мооса) - ТАЛЬК.
Наиболее мягкий минерал,
Поддается процарапыванию ногтем (твердость около 2,5 единиц).
Аналогичной твердостью обладает графит.
(2 по шкале Мооса) - ГИПС.
Тверже талька более чем в 2 раза.
Так же легко процарапывается ногтем.
Аналогичной твердостью обладает слюда, галит, некоторые хлориты.
(3 по шкале Мооса) – КАЛЬЦИТ.
Почти в три раза тверже гипса.
Легко царапается медью и ее сплавами
Аналогичной твердостью обладает биотит, золото, серебро.
(4 по шкале Мооса) - ФЛЮОРИТ
Более чем в 2 раза превосходит кальцит.
Царапается стеклом и стальным ножом.
Аналогичной твердостью обладает доломит и сфалерит.
(5 по шкале Мооса) - АПАТИТ
В два с лишним раза тверже флюорита.
Процарапывается твердой сталью. Оконное стекло оставляет малозаметную царапину на поверхности.
Апатит, благодаря своей твердости, уже используется в ювелирной промышленности.
Аналогичной твердостью обладает гематит и лазурит.
(6 по шкале Мооса) – ОРТОКЛАЗ (полевой шпат)
Примерно вдвое тверже апатита.
Царапается инструментальными сплавами (напильник). Сам царапает стекло.
Аналогичной твердостью обладает опал и рутил.
(7 по шкале Мооса) - КВАРЦ
Кварц в полтора раза тверже ортоклаза.
Царапается абразивным инструментом – (наждачный брусок, круг, бумага) и алмазным инструментом. Сам царапает стекло.
Аналогичной твердостью обладает гранат и турмалин.
(8 по шкале Мооса) – ТОПАЗ
Вдвое тверже кварца,
Царапается абразивным инструментом – (наждачный брусок, круг, бумага) и алмазным инструментом. Сам царапает стекло.
Аналогичной твердостью обладает аквамарин и шпинель.
(9 по шкале Мооса) - КОРУНД
Превышает твердость топаза в четыре раза.
Царапается алмазным инструментом. Сам царапает стекло.
Аналогичной твердостью обладает карбид вольфрама.
(10 по шкале Мооса) – АЛМАЗ
Превышает твердость корунда в 140 раз.
Алмаз обладает максимальной твердостью среди изученных минералов природного происхождения.
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.
Следует помнить, что у некоторых минералов твёрдость в различных направлениях может отличаться благодаря особенностям кристаллической структуры. Примером такого минерала является кианит. Твёрдость металла как правило имеет устойчивые абсолютные значения, но на практике мы редко имеет дело с чистыми металлами, а твёрдость сплава вообще зависит от всех его компонентов.
Диагностируемый образец испытывается процарапыванием эталонными минералами, что позволяет определить его относительную твердость.
Твёрдость минерала измеряется путём поиска ближайшего самого твердого эталонного минерала, который способен поцарапать исследуемый минерал, а также самого мягкого эталонного минерала, который царапает исследуемый минерал.
Если эталон шкалы твёрдости, имеющий твёрдость 5 (апатит), царапает исследуемый образец, а последний оставляет след на поверхности эталона с твёрдостью 4 (флюорит), то промежуточная твёрдость минерала равна 4,5 (4½) шкалы Мооса.
Диагностику образцов следует проводить аккуратными короткими движениями эталонных образцов по плоской, по возможности гладкой поверхности. Нанесенный след необходимо рассматривать при оптическом увеличении, поскольку невооруженным глазом сложно отличить, какой именно из испытуемых материалов оставил след, а какой остался неповрежденным.
Поскольку большинство минералов естественного происхождения обладает твердостью в диапазоне от 2 до 6 единиц, можно начинать проверку с процарапывания исследуемого образца апатитом или стеклом (твердость 5).
Проверку ювелирных вставок, с целью определения подлинности камня, лучше оставить специалистам-геммологам, поскольку повреждения ограненной вставки существенно портит вид украшения и снижает его оценочную стоимость.
Серьезному коллекционеру обязательно следует иметь набор эталонов Мооса. Кроме того, сегодня выпускают удобные инструменты, обладающие эталонной твердостью. Легко обойтись без самого дорого и одновременно самого твердого элемента шкалы – алмаза, который можно заменить его эльбором. Это искусственный материал, по твердости близкий к природному алмазу.
Шкала Мооса 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. Для тех, кто работает камнями и минералами, в первую очередь в прикладном аспекте, характеристика твердости имеет ключевое значение, определяющие сферу практического использования камня.
Помимо шкалы Мооса есть и другие методы определения твёрдости, но различные шкалы твёрдости нельзя однозначно соотнести друг с другом. Практикой приняты несколько более точных систем измерения твёрдости материалов, ни одна из которых не покрывает весь спектр шкалы Мооса.