Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из шкалы Мооса )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Открытый деревянный ящик с десятью отделениями, каждое из которых содержит пронумерованный образец минерала.
Набор твердости Мооса, содержащий по одной пробе каждого минерала по десятибалльной шкале твердости

Шкала твердости минералов Мооса ( / m oʊ z / ) представляет собой качественную порядковую шкалу от 1 до 10, характеризующую устойчивость различных минералов к царапинам благодаря способности более твердого материала царапать более мягкий материал. Созданный в 1822 году немецким геологом и минералогом Фридрихом Моосом , он является одним из нескольких определений твердости в материаловедении , некоторые из которых являются более количественными. [1] [2]

Метод сравнения твердости путем наблюдения за тем, какие минералы могут поцарапать другие, имеет глубокую древность, он был упомянут Теофрастом в его трактате « О камнях» , c.   300 г. до н.э. , за которым следует Плиний Старший в его Naturalis Historia , c.   77 год нашей эры . [3] [4] [5] Хотя шкала Мооса значительно облегчает идентификацию полезных ископаемых в полевых условиях, она не показывает, насколько хорошо твердые материалы работают в промышленных условиях. [6]

Использование [ править ]

Несмотря на отсутствие точности, шкала Мооса актуальна для полевых геологов, которые используют эту шкалу для грубой идентификации полезных ископаемых с помощью наборов для рисования. Твердость минералов по шкале Мооса обычно можно найти в справочных листах.

Твердость по Моосу полезна при фрезеровании . Он позволяет оценить, какой тип мельницы лучше всего снижает твердость данного продукта. [7] Весы используются производителями электроники для тестирования устойчивости компонентов плоских дисплеев (например, защитного стекла для ЖК-дисплеев или герметизации для OLED- дисплеев ).

Шкала Мооса использовалась для оценки жесткости экранов смартфонов. В большинстве современных дисплеев смартфонов используется стекло Gorilla Glass, которое царапает на уровне 6 с более глубокими канавками на уровне 7 по шкале твердости Мооса. [8] [9]

Минералы [ править ]

Шкала твердости минералов Мооса основана на способности одного природного образца минерала заметно поцарапать другой минерал. Все образцы материи, использованные Моосом, представляют собой разные минералы. Минералы - это химически чистые твердые вещества, встречающиеся в природе. Камни состоят из одного или нескольких минералов. На момент создания шкалы бриллианты были самым твердым веществом из естественного происхождения, и они были на вершине шкалы. Твердость материала измеряется по шкале путем определения самого твердого материала, который данный материал может поцарапать, или самого мягкого материала, который может поцарапать данный материал. Например, если на некотором материале царапается апатит, но не флюорит, его твердость по шкале Мооса будет находиться в диапазоне от 4 до 5. [10]

«Царапание» материала по шкале Мооса означает создание неупругих дислокаций, видимых невооруженным глазом. Часто материалы с более низким значением по шкале Мооса могут создавать микроскопические неупругие дислокации на материалах с более высоким числом Мооса. Хотя эти микроскопические дислокации являются постоянными и иногда наносят ущерб структурной целостности более твердого материала, они не считаются «царапинами» при определении числа по шкале Мооса. [11]

Шкала Мооса - чисто порядковая шкала . Например, корунд (9) в два раза тверже топаза (8), а алмаз (10) в четыре раза тверже корунда. В таблице ниже показано сравнение с абсолютной твердостью, измеренной склерометром , с графическими примерами. [12] [13]

Твердость по МоосуМинеральнаяХимическая формулаАбсолютная твердость [14]Изображение
1ТалькMg 3 Si 4 O 10 (ОН) 21
2ГипсCaSO 4 · 2H 2 O2
3КальцитCaCO 314
4ФлюоритCaF 221 год
5АпатитCa 5 (PO 4 ) 3 (OH - , Cl - , F - )48
6Ортоклаз полевой шпатКАЛСИ 3 О 872
7КварцевыйSiO 2100
8ТопазAl 2 SiO 4 (OH - , F - ) 2200
9КорундAl 2 O 3400
10АлмазныйC1500

По шкале Мооса твердость штриховой пластины (неглазурованный фарфор ) составляет приблизительно 7,0. Использование этих обычных материалов известной твердости может быть простым способом приблизительно определить положение минерала на шкале. [15]

Средняя твердость [ править ]

В таблице ниже указаны дополнительные вещества, которые могут находиться между уровнями: [16]

ТвердостьВещество или минерал
0,2–0,3цезий , рубидий
0,5–0,6литий , натрий , калий , свечной воск
1тальк
1.5галлий , стронций , индий , олово , барий , таллий , свинец , графит , лед [17]
2гексагональный нитрид бора , [18] кальций , селен , кадмий , сера , теллур , висмут , гипс
2–2,5галит ( каменная соль ), ноготь [19]
2,5–3золото , серебро , алюминий , цинк , лантан , церий , гагат
3кальцит , медь , мышьяк , сурьма , торий , дентин
3.5платина
4флюорит , железо , никель
4–4,5обычная сталь
5апатит ( зубная эмаль ), цирконий , палладий , обсидиан ( вулканическое стекло )
5.5бериллий , молибден , гафний , стекло , кобальт
6ортоклаз , титан , марганец , германий , ниобий , уран
6–7плавленый кварц , железный колчедан , кремний , рутений , иридий , тантал , опал , перидот , танзанит , родий , нефрит
7осмий , кварц , рений , ванадий
7,5–8изумруд , берилл , циркон , вольфрам , шпинель
8топаз , фианит , закаленная сталь
8,5хризоберилл , хром , нитрид кремния , карбид тантала
9корунд (включает сапфир и рубин ), карбид вольфрама , нитрид титана
9–9,5карбид кремния (карборунд), карбид тантала , карбид циркония , оксид алюминия , карбид бериллия , карбид титана , алюминия , борид , карбид бора . [примечание 1] [20] [21]
9,5 – около 10бор , нитрид бора , диборид рения ( a- ось), [22] стишовит , диборид титана , муассанит (кристаллическая форма карбида кремния)
10алмаз , карбонадо

Сравнение со шкалой Виккерса [ править ]

Этот список неполный ; вы можете помочь, добавив недостающие элементы из надежных источников .

Сравнение твердости по Моосу и твердости по Виккерсу : [23]


Название минерала		Твердость (по шкале Мооса)Твердость (по Виккерсу)
(кг / мм 2 )
Графитовый1-2VHN 10 = 7–11
Банка1.5VHN 10 = 7–9
Висмут2–2,5VHN 100 = 16–18
Золото2,5VHN 10 = 30–34
Серебро2,5ВХН 100 = 61–65
Халькоцит2,5–3ВХН 100 = 84–87
Медь2,5–3VHN 100 = 77–99
Галенит2,5ВХН 100 = 79–104
Сфалерит3,5–4ВХН 100 = 208–224
Хизлвудит4ВХН 100 = 230–254
Карроллит4,5–5,5ВХН 100 = 507–586
Гетит5–5,5ВХН 100 = 667
Гематит5–6VHN 100 = 1000–1100
Хромит5.5VHN 100 = 1 278–1 456
Анатас5.5–6VHN 100 = 616–698
Рутил6–6,5ВХН 100 = 894–974
Пирит6–6,5VHN 100 = 1 505–1 520
Bowieite7VHN 100 = 858–1 288
Евклаз7,5ВХН 100 = 1,310
Хром8,5VHN 100 = 1875–2000

См. Также [ править ]

  • Шкала Бринелля
  • Индекс геологической прочности
  • Твердость элементов (страница данных)
  • Тест твердости по Кнупу
  • Тест на твердость по Мейеру
  • Твердость карандаша
  • Шкала Роквелла
  • Шкала Rosiwal
  • Стойкость к царапинам

Заметки [ править ]

  1. ^ Уровень твердость карбидов следующих элементов находится между 9 и 10: [20] [21] W , Ta , Zr , Be , Ti , Si , , B .

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Минеральные драгоценные камни" . USGS . 18 июня 1997 . Проверено 10 февраля 2021 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ^ "Шкала твердости Мооса" . Минералогическое общество Америки . Проверено 10 февраля 2021 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  3. ↑ Теофраст на камнях . Farlang.com. Проверено 10 декабря 2011.
  4. ↑ Плиний Старший. Naturalis Historia . Книга 37. Гл. 15. Адамас: шесть его разновидностей. Два средства.
  5. ↑ Плиний Старший. Naturalis Historia . Книга 37. Гл. 76. Методы проверки драгоценных камней.
  6. ^ Твердость архивации 2014-02-14 в Wayback Machine . Ресурсный центр по неразрушающему контролю
  7. ^ «Уменьшение размера, измельчение - измельчение и помол» . PowderProcess.net . Проверено 27 октября 2017 года .
  8. ^ https://www.youtube.com/watch?v=7jD5Gkh4K34&feature=youtu.be&t=101
  9. ↑ Purdy, Кевин (16 мая 2014 г.). «Твёрдость - это не твёрдость: почему экран твоего телефона не поцарапается, а разобьётся» . Компьютерный мир . IDG Communications Inc . Проверено 16 апреля 2021 года .
  10. ^ Американская федерация минералогических обществ. «Шкала твердости минералов Мооса» . amfed.org
  11. ^ Geels, Кей. «Истинная микроструктура материалов» , стр. 5–13 в Материалографической подготовке от Сорби до наших дней . Struers A / S, Копенгаген, Дания - архивировано 7 марта 2016 г.
  12. ^ Галерея минералов Amethyst Galleries ' Что важного в твердости? . galleries.com
  13. ^ Минеральная твердость и шкалы твердости, заархивированные 17 октября 2008 г. в Wayback Machine . Внутренний гранильский
  14. ^ Мукерджи, Swapna (2012). Прикладная минералогия: приложения в промышленности и окружающей среде . Springer Science & Business Media. п. 373. ISBN. 978-94-007-1162-4.
  15. ^ "Твердость Мооса" в Encyclopdia Britannica Online
  16. ↑ Самсонов, Г.В., изд. (1968). «Механические свойства элементов». Справочник по физико-химическим свойствам элементов . Нью-Йорк: Пленум МФИ. п. 432. DOI : 10.1007 / 978-1-4684-6066-7 . ISBN 978-1-4684-6068-1.
  17. ^ «Лед - это минерал». Архивировано 30 октября 2015 г. на Wayback Machine в журнале «Исследование льда в Солнечной системе» . messenger-education.org
  18. ^ Бергер, Лев I. (1996). Полупроводниковые материалы (Первое изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 126 . ISBN 978-0849389122.
  19. ^ «Шкала твердости Мооса: Проверка устойчивости к царапинам» . geology.com .
  20. ^ a b «Таблицы твердости материалов, Ted Pella, Inc.» . www.tedpella.com . Проверено 9 мая 2019 .
  21. ^ a b «Таблица твердости» (PDF) . Проверено 9 мая 2019 .
  22. ^ Левин, Джонатан Б .; Толберт, Сара Х .; Канер, Ричард Б. (2009). "Достижения в поисках сверхтвердых сверхнесжимаемых боридов металлов" (PDF) . Современные функциональные материалы . 19 (22): 3526–3527. DOI : 10.1002 / adfm.200901257 . Архивировано из оригинального (PDF) 04 марта 2016 года . Проверено 8 декабря 2015 .
  23. ^ Ральф, Джолион. «Добро пожаловать на mindat.org» . mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 16 апреля 2017 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Кордуа, Уильям С. «Твердость минералов и горных пород» . Lapidary Digest , c. 1990 г.