Шкала плотности камней

Шкала плотности камней

Шкала Мооса
Медиафайлы на Викискладе

Шкала́ Мо́оса (или минералогическая шкала твёрдости) — десятибалльная шкала, созданная для ориентировочной оценки и сравнения относительной твёрдости материалов методом царапания.

Разбиение шкалы по баллам основано на наборе эталонных минералов. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости [1] .

Содержание

История [ править | править код ]

Шкала и метод для определения твёрдости минералов был предложен в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом (1773—1839).

Описание [ править | править код ]

Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют десяти достаточно распространённым минералам от талька до алмаза.

Твёрдость минерала измеряется путём поиска самого твёрдого эталонного минерала, который он может поцарапать; и/или самого мягкого эталонного минерала, который царапает данный минерал. Например, если минерал царапается апатитом, но не флюоритом, то его твёрдость находится в диапазоне от 4 до 5.

Предназначена для грубой сравнительной диагностики 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).

В приведённой ниже таблице приведено соответствие твёрдости по шкале Мооса с абсолютной твёрдостью, измеренной склерометром:

Твёрдость по Моосу Эталонный минерал Абсолютная твёрдость Изображение Обрабатываемость Другие минералы с аналогичной твёрдостью
1 Тальк (Mg3Si4O10(OH)2) 1 Царапается ногтем Графит
2 Гипс (CaSO4·2H2O) 3 Царапается ногтем Галит, хлорит, слюда
3 Кальцит (CaCO3) 9 Царапается медью Биотит, золото, серебро
4 Флюорит (CaF2) 21 Легко царапается ножом, оконным стеклом Доломит, сфалерит
5 Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) 48 С усилием царапается ножом, оконным стеклом Гематит, лазурит
6 Ортоклаз (KAlSi3O8) 72 Царапает стекло. Обрабатывается напильником Опал, рутил
7 Кварц (SiO2) 100 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Гранат, турмалин
8 Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2) 200 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Берилл (гелиодор, аквамарин, изумруд), шпинель,
9 Корунд (Al2O3) 400 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Разновидности корунда —
10 Алмаз (C) 1600 Режет стекло близок Эльбор, но природного аналога не существует

См. также [ править | править код ]

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.

Камень ассоциируется у большинства с чем-то твердым, прочным, нерушимым. Эталоном каменной твёрдости признан алмаз. А самый мягкий камень – тальк. Выясним, на чём основана классификация, какие ещё есть мягкие минералы.

Шкала твёрдости минералов

Твёрдость минералов определяют по шкале Мооса(минералогическая шкала твёрдости) — десятибалльная шкала, созданная для ориентировочной оценки относительной твёрдости материалов методом царапания. Немецкий учёный минеролог Карл Фридрих Христиан Моос разработал и предложил её коллегам геологам в 1811 году.

Включает десять ступеней-коэффициентов с соответствующими минералами. Чем больше цифра, тем тверже камень:

Твёрдость по Моосу Минерал(формула) Обрабатываемость Другие минералы с аналогичной твёрдостью
1 Тальк (Mg3Si4O10(OH)2) Царапается ногтем Графит
2 Гипс (CaSO4·2H2O) Царапается ногтем Галит, хлорит, слюда
3 Кальцит (CaCO3) Царапается медью Биотит, золото, серебро
4 Флюорит (CaF2) Легко царапается ножом, оконным стеклом Доломит, сфалерит
5 Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) С усилием царапается ножом, оконным стеклом Гематит, лазурит
6 Ортоклаз (KAlSi3O8) Царапает стекло. Обрабатывается напильником Опал, рутил
7 Кварц (SiO2) Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Гранат, турмалин
8 Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2) Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Берилл (гелиодор, аквамарин, изумруд), шпинель,
9 Корунд (Al2O3) Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Разновидности корунда -Сапфир, рубин
10 Алмаз (C) Режет стекло близок Эльбор, но природного аналога не существует
Читайте также:  Пангрол отзывы для детей

Мягкими считаются камни с позициями 1–6. То есть, согласно шкале Мооса, список мягких минералов имеет следующий вид: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз.

Мягкие минералы из шкалы Мооса: характеристики

Апатит, кальцит, тальк, флюорит, гипс, ортоклаз не классифицируются как редкие камни: их добыча налажена по всей планете.

Тальк

Самый мягкий по шкале Мооса камень: твёрдость талька – 1. Представляет собой плотный, слоистый, жирноватый на ощупь камень из класса силикатов. Цветовая гамма – белый, сероватый, розоватый оттенки. Даже незначительное механическое воздействие превращает самый мягкий минерал в порошок.

Тальк используется как присыпка: детская, спортивная, для технической резины (исключает взаимное прилипание деталей). Благородный прозрачный светлый мягкий тальк – компонент косметической пудры.

Наиболее известная из разновидностей талька – стеатит (он же – жировик, талькохлорит, восковой, ледяной или мыльный камень). Распространённые цвета – белый, серый, коричневый, зелёный, жёлтый. Редки экземпляры цвета спелой вишни и красные. Шелковистые, с матовым блеском агломераты нашли применение как декоративный материал.

Тальк — самый мягкий минерал

Такая же степень твёрдости у графита (это ближайший родственник алмаза), близкая – у молибденита.

Второй по твёрдости в таблице. Классика – белый минерал. Другие цвета – сероватый, коричневатый, красноватый, светло-бурый. Красиво смотрится жёлтый натуральный гипс.

Гипс используется в зависимости от разновидности:

  • обычная – в медицине при лечении переломов;
  • волокнистая – называется селенитом; применяется как декоративно-поделочный материал;
  • тонкозернистую разновидность гипса именуют алебастром; используется как декоративно-строительный материал.

Гипс

Аналогичная твёрдость у галита, слюды, хлорита, улексита, хризоколлы, мусковита.

Кальцит

Распространённый минерал, из которого состоят мергели, известняки, мрамор, меловые отложения. А также раковины моллюсков, благодаря чему он назван биоминералом.

Третий на шкале Мооса: поцарапать можно медной монеткой.

Белый кальцит

Бывает белым либо бесцветным. Коричневатость, розоватость, зелень создают включения железа, никеля, других примесей. Самая известная разновидность – исландский шпат.

Близкие показатели твёрдости у янтаря, серпентина, биотита, хризоколлы, гагата.

Флюорит

Название минерала переводится как «текучий»:

  • Процарапать можно только стеклом либо ножом.
  • Камень хрупкий, цветовая гамма – фиолет, зеленоватость, розоватость, красноватость. Или отсутствие цвета.
  • Ценится сырьё с включением урана, тория, других редкоземельных элементов. Обычное сырьё используют металлурги для повышения плавкости шлака.
  • Красивые экземпляры идут мастерам-камнерезам.
  • Материал также известен как плавиковый шпат.

Флюорит

Другие подобные минералы – доломит (древнейший строительный материал), жемчуг, кораллы, малахит, сфалерит, азурит, арагонит, родохрозит.

Апатит

У апатита твёрдость по шкале Мооса 5:

  1. Царапается стекляшкой или ножом.
  2. Кристаллы – удлинённые призмы либо таблицы с зеленоватостью, голубоватостью, желтовато-зелёные, розоватые. Их конфигурация и цвет делают апатит похожим на турмалин или берилл.
  3. Используется при производстве фосфора, его кислоты, удобрений.

Аналогичная характеристика у гематита, рутила, обсидиана, бирюзы, лазурита, родонита. Правда, у гематита 5 – это среднее значение: у кристаллов твёрдость 6, у охры 4.

Апатит

Минералы типа бирюзы, родонита, лазурита используются как ювелирные.

Ортоклаз

Твёрдость по шкале Мооса 6. Стеклом его не поцарапать, только крупным наждаком.

Ортоклаз

Распространённый минерал из класса полевых шпатов. Его содержат граниты, пегматиты, сиениты, гнейсы.

  1. Непрозрачен, как поделочный задействуется редко, почти всегда это исходник для технической керамики.
  2. Исключения – бесцветный адуляр или голубоватый лунный камень. Данные разновидности забирают ювелиры.
  3. Качественные прозрачные, бесцветные, жёлтые экземпляры также пополняют минералогические коллекции.
Читайте также:  Не функционирует желчный пузырь что делать

Аналогичная крепость у рутила, пирита, молдавита, нефрита, лабрадора, ларимара, бенитоита, опала.

Другие мягкие минералы

Минералы из шкалы Мооса считаются эталонными, поскольку сохраняют коэффициент твёрдости независимо от внешних факторов.

Позднее к ним добавили другие камни аналогичной твёрдости.

Но большинство из них образцами быть не могут, поскольку меняют твёрдость в разных агрегатных состояниях, соединениях или разновидностях. Как пример, янтарь с показателем 2–3, кораллы, жемчуг (3–4), ильменит, лазурит, бирюза (5–6), талькохлорит (1–5,5).

Дело усложнили так называемые «половинные» коэффициенты твёрдости:

  • опал, гематит, родонит – 5,5–6,5;
  • гагат – 2,5-4;
  • алебастр – 2-2,5;
  • молибденит – 1-1,5.

Минералы с подобными характеристиками иногда фигурируют на соседних ступенях шкалы. Например, показателем твёрдости гагата может считаться 2, 3 или 4.

Как опознать мягкие минералы

Общее свойство мягких камней – их легко повредить (например, поцарапать):

  • гипс – ногтем;
  • кальцит – монеткой;
  • флюорит – стёклышком, ножом;
  • апатит – стёклышком, ножом (приложив усилия);
  • ортоклаз – крупным наждаком.

Тальк (номер 1) соскабливается ногтем.

Все мягкие камни можно процарапать стекляшкой или ножом. Начиная с кварца (6 по шкале Мооса), минералы сами царапаются.

Кварц, например, оставляет след на стекле.

Где используются мягкие камни

Малая твёрдость плюс другие свойства определяют сферы использования мягких минералов:

  • Мягкие породы редко выступают самостоятельными игроками, чаще служа сырьём для производственных процессов или компонентом сложных веществ. Например, из мягкого молибденита получают редкоземельные металлы, его добавляют в смазки, используют в радиотехнике.
  • Лучшие образцы становятся экспонатами минералогических собраний или декоративно-поделочным материалом.
  • Самые известные мягкие поделочные камни – гипс и его разновидность селенит. Оба замечательно обрабатываются режущим инструментом.

Из мягких камней получаются красивые шкатулки, статуэтки, шары, пирамидки, прочая мелкая пластика.

Заключение

Мягкие минералы – любимый материал камнерезов. Их обработка не предусматривает задействование мудрёного инструментария или технологии, под силу даже начинающим мастерам.

Однако они требуют бережного отношения и использования. Это одинаково актуально для ювелирных украшений, камнерезных изделий и коллекционного материала.

Почему одни драгоценные камни ценятся больше, а другие меньше, при том, что и самоцветы, и настоящие драгоценные камни в общем-то это одни и те же минералы, одинаково обрабатываемые и добываемые, а в природном виде – так и вовсе одинаково выглядящие?

На самом деле специалисту по минералогии отличить настоящий драгоценный камень от поделочного и полудрагоценного будет весьма просто, достаточно знать про три ключевых свойства драгоценных камней.

Плотность драгоценных камней

Из курса физики мы помним, что плотность определяется как отношение массы вещества к массе такого же объема воды. Следовательно камень, имеющий плотность 2,6, во столько же раз тяжелее равного по объему количества воды. При этом драгоценные камни с плотностью меньше 2 это легкие камни, с плотностью 2-4 – нормальной тяжести, а свыше 5 – тяжелые.

Впрочем, известны драгоценные камни с плотностью от 1 до 7 и это далеко не самый главный показатель степени их ценности. Для примера:

  • Янтарь, плотность 1,1 (легкий камень)
  • Кварц, плотность 2,65 (нормальный)
  • Касситерит, плотность 7 (тяжелый).

Касситерит обладает чрезвычайно высокой плотностью. Даже с виду.

Твердость и долговечность драгоценных камней

Твердость драгоценных камней — это сопротивление, которое оказывает поверхность минерала при попытке поцарапать ее другим минералом или иным предметом, а также твердость при шлифовании. Для её определения пользуются шкалой относительной твердости минералов Мооса, по имени Фридриха Мооса, немецкого минеролога 19-го века.

Читайте также:  Сколько дать немозола ребенку 5 лет

Минералы с твердостью царапания от 8 до 10 по шкале твердости, имеют «твердость драгоценных камней». Показатель твердости очень важен при определении драгоценных камней. Для примера:

  • Гипс (твердость 2) – легко царапается даже ногтем.
  • Стекло (твердость 5,5-6) – царапается кварцем
  • Кварц (твердость 7) – царапается топазом
  • Топаз (твердость 8) – царапается корундом
  • Корунд (твердость 9) – царапается алмазом
  • Алмаз (твердость 10) – не царапается ни чем

При этом, сама по себе твердость драгоценных камней не является определяющей характеристикой – к тому же она неодинакова для разных граней и направлений шлифовки (а как вы думали иначе обрабатываются алмазы? :)). Поэтому «по науке» определяют не просто твердость, а абсолютную твердость, когда драгоценный камень шлифуют в воде и измеряют количество вещества, сошлифованного с поверхности образца.

Алмазные или корундовые наконечники это «технические» версии ювелирных драгоценных камней

Довольно точно твердость драгоценного камня можно определить и по его цвету, причем в старину, когда точного оборудования ещё не было, этот способ был единственным.

К примеру красные и синие камни равноценны и очень дороги (рубины и сапфиры), а с точки зрения минералогии действительно имеют одинаковую твердость 9 и являются разновидностями корунда («яхонт», как было принято называть).

Твердость позволяет дать ответ и на вопрос:

Почему мутнеют драгоценные камни?

Если обратится к шкале твердости минералов Мооса, и поискать в ней кварц, то вы обнаружите, что этот скромный камень имеет довольно высокую твердость – 7. Кварц интересен тем, что может крошится на мельчайшие частички, которые постоянно окружают нас – как в виде песка (замечали, как блестят его кварцевые частички?) так и в виде пыли.

Со временем, «мягкие камни» (и стекло), имеющие твердость ниже 7, под воздействием пыли и неаккуратного ухода, проходят процесс «обратной полировки» — пыль, а вернее кварц в ней содержащийся, воздействует на их грани как наждачная бумага.

Само собой, на рубины, сапфиры и бриллианты действие этого коварного минерала не распространяется.

Спайность драгоценных камней

Топаз имеет твердость 8 – фактически, мало на нашей планете минералов, способных сравниться с ним по этому показателю – разве только корунды (сапфиры, рубины) и алмазы могут поцарапать его грани. Однако стоит вам даже слегка ударить топаз о твердую поверхность, как вы рискуете расколоть этот камень – тотчас внутри него появится сетка миниатюрных трещин.

Большинство драгоценных камней довольно хрупки и легко покрываются трещинами

Происходит это от того, что топазы имеют очень высокий показатель спайности. Спайность — это способность минералов раскалываться или расщепляться по ровным плоским поверхностям. Она зависит от строения кристаллической решетки минерала.

Другими словами, чем выше спайность минерала, тем он более хрупкий. Более того – не только удары, но даже повышение температуры (например, от спайки поврежденного украшения) могут привести к расколу или разрушению камня.

Спайность драгоценных камней бывает:

  • Весьма совершенная (пример: эвклаз)
  • Совершенная (топаз)
  • Несовершенная (гранат)

Однако у некоторых камней (того же кварца) она отсутствует вообще, благодаря особому строению кристаллической решетки.

Вид фрагментов, на которые распадается минерал при ударе, называют изломом. Он бывает раковистым, неровным, занозистым, волокнистым, ступенчатым, ровным, землистым и т.п. Специалисты по излому могут определить тип минерала.

В ювелирном деле спайность и особенности камней применяют для их аккуратной распиловки, а ранее использовали и для расщепления или скола дефектов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector