шкала Мооса
Шкала Мооса твердости минералов ( / m oʊ z / ) представляет собой качественную порядковую шкалу от 1 до 10, характеризующую стойкость минералов к царапанью через способность более твердого материала царапать более мягкий материал.
Шкала была введена в 1812 году немецким геологом и минералогом Фридрихом Моосом в его книге «Попытка элементарного метода естественно-исторического определения и распознавания ископаемых» ; [1] [2] это одно из нескольких определений твердости в материаловедении , некоторые из которых носят более количественный характер. [3]
Метод сравнения твердости путем наблюдения за тем, какие минералы могут царапать другие, имеет глубокую древность и упоминается Теофрастом в его трактате «О камнях» , ок. 300 г. до н.э. , за ним последовал Плиний Старший в своей Naturalis Historia , ок. 77 год нашей эры . [4] [5] [6] Шкала Мооса полезна для идентификации минералов в полевых условиях, но не является точным показателем того, насколько устойчивы материалы в промышленных условиях. [7]
Эталонные минералы
[ редактировать ]Шкала твердости минералов Мооса основана на способности одного природного образца минерала заметно царапать другой минерал. Все образцы вещества, использованные Моосом, представляют собой разные минералы. Минералы – это химически чистые твердые вещества, встречающиеся в природе. Горные породы состоят из одного или нескольких минералов. На момент создания шкалы алмазы , как самое твердое из известных природных веществ, находились 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 какой-либо материал поцарапан апатитом , а не флюоритом , его твердость по шкале Мооса будет между 4 и 5. [8]
«Поцарапать» материал для целей шкалы Мооса означает создание неупругих дислокаций, видимых невооруженным глазом. Часто материалы с более низким числом Мооса могут создавать микроскопические неупругие дислокации на материалах с более высоким числом Мооса. Хотя эти микроскопические дислокации являются постоянными и иногда вредными для структурной целостности более твердого материала, они не считаются «царапинами» для определения числа по шкале Мооса. [9]
Каждое из десяти значений твердости по шкале Мооса представлено эталонным минералом , большая часть которого широко распространена в горных породах.
Шкала Мооса является порядковой шкалой . 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 наглядными примерами. [10] [11]
| Твердость по шкале Мооса | Эталонный минерал | Химическая формула | Абсолютная твердость [12] | Изображение |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Тальк | Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 | 1 |  |
| 2 | Гипс | CaSO 4 ·2H 2 O | 2 |  |
| 3 | Кальцит | СаСО 3 | 14 |  |
| 4 | Флюорит | КаФ 2 | 21 |  |
| 5 | Апатит | Са 5 (PO 4 ) 3 (ОН − ,Кл − ,Ф − ) | 48 |  |
| 6 | Ортоклазовый полевой шпат | KAlSi3OКАлСи3О8 | 72 |  |
| 7 | Кварц | SiO 2 | 100 |  |
| 8 | Топаз | Al 2 SiO 4 (OH − ,Ф − ) 2 | 200 |  |
| 9 | Корунд | Al2OAl2O3 | 400 |  |
| 10 | Алмаз | С | 1500 |  |
Примеры
[ редактировать ]Ниже представлена таблица дополнительных материалов по шкале Мооса. Некоторые из них имеют твердость между двумя эталонными минералами по шкале Мооса. Некоторым твердым веществам, не являющимся минералами, присвоена твердость по шкале Мооса. Однако если вещество на самом деле представляет собой смесь других веществ, определение твердости может оказаться затруднительным или может ввести в заблуждение или оказаться бессмысленным. Например, в некоторых источниках граниту присвоена твердость 6 или 7 по шкале Мооса, но это горная порода, состоящая из нескольких минералов, каждый из которых имеет свою твердость по шкале Мооса (например, гранит, богатый топазом, содержит: топаз - твердость 8, кварц - твердость 7, ортоклазовый полевой шпат - твердость 6, плагиоклазовый полевой шпат - твердость от 6 до 6,5, слюда - твердость от 2 до 4).
 | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2022 г. ) |
Использовать
[ редактировать ]Несмотря на недостаточную точность, шкала Мооса актуальна для полевых геологов, которые используют ее для приблизительной идентификации минералов с помощью скретч-наборов. Твердость минералов по шкале Мооса обычно можно найти в справочных таблицах.
Твердость по Моосу полезна при фрезеровании . Это позволяет оценить, какой тип мельницы и мелющего средства лучше всего измельчит данный продукт, твердость которого известна. [20]
Шкала используется производителями электроники для проверки устойчивости компонентов плоских дисплеев (таких как защитное стекло для ЖК-дисплеев или герметизация для OLED ), а также для оценки твердости сенсорных экранов в бытовой электронике. [21]
Сравнение со шкалой Виккерса
[ редактировать ]Сравнение твердости по Моосу и твердости по Виккерсу : [22]
| Минерал имя | Твердость (Моос) | Твердость (по Виккерсу) (кг/мм 2 ) |
|---|---|---|
| Полагать | 1.5 | ВХН 10 = 7–9 |
| Висмут | 2–2.5 | ВХН 100 = 16–18 |
| Золото | 2.5 | ВХН 10 = 30–34 |
| Серебро | 2.5 | ВХН 100 = 61–65 |
| Халькоцит | 2.5–3 | ВХН 100 = 84–87 |
| Медь | 2.5–3 | ВХН 100 = 77–99 |
| Галенит | 2.5 | ВХН 100 = 79–104 |
| Сфалерит | 3.5–4 | ВХН 100 = 208–224 |
| Хизлевудит | 4 | ВХН 100 = 230–254 |
| гетит | 5–5.5 | ВХН 100 = 667 |
| Хромит | 5.5 | ВХН 100 = 1278–1456 |
| Анатас | 5.5–6 | ВХН 100 = 616–698 |
| Рутил | 6–6.5 | ВХН 100 = 894–974 |
| Пирит | 6–6.5 | ВХН 100 = 1505–1520 |
| Боуит | 7 | ВХН 100 = 858–1288 |
| Евклаз | 7.5 | вон 100 = 1310 |
| Хром | 8.5 | вон 100 = 1875–2000 |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ фон Грот, Пауль Генрих (1926). минералогических наук ( История развития на немецком языке). Берлин: Шпрингер. п. 250. ИСБН 9783662409107 .
В том же году (1812) МОС был принят на должность профессора в Джоаннеуме и опубликовал первую часть своей работы «Попытка элементарного метода естественно-исторического определения и распознавания окаменелостей» , в которой использовалась известная шкала твердости. был составлен.
[В том же году (1812) МОС был принят на должность профессора в Джоаннеуме и опубликовал первую часть своей работы «Попытка элементарного метода естественно-исторического определения и распознавания окаменелостей» , в которой известная твердость были установлены весы.] - ^ «Твердость по Моосу» в Британской энциклопедии Online
- ^ «Шкала твердости Мооса» . Минералогическое общество Америки . Проверено 10 февраля 2021 г.
- ^ Теофраст . Теофраст о камнях . Получено 10 декабря 2011 г. - через Farlang.com.
- ^ Плиний Старший . «Книга 37, гл. 15» . Натуральная история .
Адамас : Шесть его разновидностей. Два средства.
- ^ Плиний Старший . «Книга 37, гл. 76» . Натуральная история .
Методы проверки драгоценных камней.
- ^ «Твердость» . Механическая твердость материалов. Ресурсный центр неразрушающего контроля. Архивировано из оригинала 14 февраля 2014 г.
- ^ «Шкала минеральной твердости Мооса» . Американская федерация минералогических обществ.
- ^ Гилс, 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.
- ^ Галерея минералов Amethyst Galleries Что важно в твердости? . галереи.com
- ^ Минеральная твердость и шкалы твердости. Архивировано 17 октября 2008 г. в Wayback Machine . Внутренняя гранильная обработка
- ^ Мукерджи, Свапна (2012). Прикладная минералогия: применение в промышленности и окружающей среде . Springer Science & Business Media. п. 373. ИСБН 978-94-007-1162-4 .
- ^ Самсонов Г.В., изд. (1968). «Механические свойства элементов». Справочник физико-химических свойств элементов . Нью-Йорк: Пленум МФИ. п. 432. дои : 10.1007/978-1-4684-6066-7 . ISBN 978-1-4684-6068-1 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Шкала твердости Мооса: проверка устойчивости к царапинам» . geology.com . Проверено 9 августа 2021 г.
- ^ «Шкала твердости по Моосу» . Фундаментальные геологические принципы . Служба национальных парков . Проверено 18 ноября 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Прочитайте «Усовершенствованные материалы — твердость абразивов по шкале Мооса (типичная)» . www.reade.com . Проверено 9 августа 2021 г.
- ^ «Таблицы твердости материалов» . www.tedpella.com . Архивировано из оригинала 12 сентября 2015 г. Проверено 9 мая 2019 г.
- ^ «Таблица твердости» (PDF) . Проверено 9 мая 2019 г.
- ^ Левин, Джонатан Б.; Толберт, Сара Х.; Канер, Ричард Б. (2009). «Достижения в поиске сверхтвердых, сверхнесжимаемых боридов металлов» (PDF) . Передовые функциональные материалы . 19 (22): 3526–3527. дои : 10.1002/adfm.200901257 . S2CID 98675890 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 8 декабря 2015 г.
- ^ «Уменьшение размеров, измельчение» . Шлифование и фрезерование. Сайт PowderProcess.net . Проверено 27 октября 2017 г.
- ^ Парди, Кевин (16 мая 2014 г.). «Твердость — не прочность: почему экран вашего телефона может не поцарапаться, а разбиться» . Компьютерный мир . IDG Communications Inc. Проверено 16 апреля 2021 г.
- ^ Ральф, Джолион. «Добро пожаловать на сайт Mindat.org» . Mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 16 апреля 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кордуа, Уильям С. (около 1990 г.). «Твердость минералов и горных пород» . Лапидарный дайджест – через gemcutters.org.
- Раден, Ая (2016). Gem: Полное визуальное руководство . Нью-Йорк: Издательство DK . ISBN 9781465453563 .
