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 ]}^{[ а ]}^{[ 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

Шкала твердости минералов Мооса основана на способности одного природного образца минерала заметно царапать другой минерал. Минералы – это химически чистые твердые вещества, встречающиеся в природе. Горные породы представляют собой смеси одного или нескольких минералов.

Шкала Мооса по горизонтальной оси соответствует
одна из шкал абсолютной твердости по
вертикальный. Бриллиант (10 по шкале Мооса) равен 1500 (зашкаливает).

Алмаз был самым твердым из известных минералов природного происхождения, когда была разработана шкала, и он определяет верхнюю часть шкалы, произвольно установленную на уровне 10. Твердость материала измеряется по шкале путем определения самого твердого материала, который данный материал может поцарапать, или самый мягкий материал, 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 ]}

Технически «царапание» материала по шкале 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 изображениями эталонных минералов в крайнем правом столбце. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Моос твердость	Ссылка минерал	Химическая формула	Абсолютный твердость ^{[ 12 ]}
1	Тальк	Mg ₃ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₂	1
2	Гипс	Са SO ₄ · 2H ₂ O	2
3	Кальцит	Как CO ₃	14
4	Флюорит	Ca F_CaF2	21
5	Апатит	Са ₅ (PO ₄ ) ₃ (ОН ⁻,Кл ⁻,Ф ⁻)	48
6	Ортоклаз полевой шпат	K Al Si₃O_{КАлСи3О8}	72
7	Кварц	SiO ₂	100
8	Топаз	Al ₂ SiO ₄ (OH ⁻,Ф ⁻) ₂	200
9	Корунд	Al₂O_Al2O3	400
10	Алмаз	С	1500

Примеры

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 — 8 по шкале Мооса, кварц — 7 по шкале Мооса, ортоклаз — Мооса 6, плагиоклаз — Мооса 6–6,5, слюда — Мооса 2–4).

Твердость	Вещество ^{[ 13 ]}
0.2–0.4	Цезий , калий , рубидий , масло сливочное.
0.5–0.6	Литий , натрий , графит , свечной воск
1	Тальк
1.5	Олово , свинец , лед , тодорокит , вакабаяшилит , идриалит , диморфит
2	Гипс , кальций , лиственные породы , сухой лед (твердая форма углекислого газа ), глауконит. ^{[ 14 ]}
2–2.5	Висмут , пластик
2.5	Золото , серебро , магний , цинк , жемчуг , янтарь , слоновая кость , ноготь , ^{[ 15 ]} галенит , линарит , улексит , киноит , цилиндрит
2.5–3	Медь , алюминий , халькоцит , гагат
3	Кальцит , торий , дентин , мел , ^{[ 16 ]} латунь , бронза
3.5	Платина , адамит , стронцианит , розелит , лудламит
3.5-4	Сфалерит
4	Флюорит , железо , никель , хизлевудит
4–4.5	Обычная сталь
4.5	Конихальцит , дуфтит , колеманит , линдгренит
5	Апатит , зубная эмаль , цирконий , обсидиан ( вулканическое стекло ).
5-5.5	гетит
5.5	Кобальт , бериллий , стекло , перовскит , хромит , бавенит , агреллит .
5.5–6	Опал , бирюза , анатаз , арсенопирит. ^{[ 14 ]}
6	Ортоклазовый полевой шпат , титан , уран , родий
6-6.5	Рутил , пирит
6.5	Кремний , иридий , бадделеит , хлоритоид , берлинит , купроспинель
6.5–7	Перидот , жадеит
7	Кварц (включая аметист и цитрин ), фарфор , боуит.
7-7.5	Гранат , Турмалин
7.5	Вольфрам , циркон , эвклаз , гамбергит , грандидьерит
7.5–8	Берилл (включая изумруд и аквамарин )
8	Топаз , фианиты , шпинель , закаленная сталь. ^{[ 14 ]}
8.5	Хром , нитрид кремния , карбид тантала , хризоберилл , тонгбаит
9	Корунд (включая рубин и сапфир ), карбид вольфрама , нитрид титана.
9–9.5	Муассанит , карбид кремния (карборунд), карбид тантала , карбид циркония , карбид бериллия , карбид титана , борид алюминия , карбид бора . ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}
9,5–около 10	Бор , нитрид бора , диборид рения ( ось а ), ^{[ 19 ]} диборид титана , карбид бора ^{[ 16 ]}
10	Алмаз

Использовать

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

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

Сноски

^
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. - Грота (1926)

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 настроен. ^{[ 1 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б фон Грот, Пауль Генрих (1926). минералогических наук ( История развития на немецком языке). Берлин: Шпрингер. п. 250. ИСБН 9783662409107 .
^ «Твердость по Моосу» . Британская энциклопедия (онлайн-изд.).
^ «Шкала твердости Мооса» . Минералогическое общество Америки . Проверено 10 февраля 2021 г.
^ Теофраст . Теофраст о камнях . Проверено 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 года.
^ «Шкала твердости минералов Мооса» . Американская федерация минералогических обществ – через amfed.org.
^ Гилс, Кей (26 апреля 2000 г.). «Истинная микроструктура материалов». Материалографическая подготовка от Сорби до наших дней (PDF) . Замечания по применению и руководства (Отчет). Металлографическая библиотека Струерса. Копенгаген, Дания: Struers A/S. стр. 5–13. Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2016 года.
^ «Что важно в твердости?» . Аметистовые галереи. Минеральная галерея. Архивировано из оригинала 30 декабря 2006 г. на сайте Galleries.com.
^ «Твердость минералов и шкалы твердости» . Внутренняя гранильная мастерская. Архивировано из оригинала 17 октября 2008 г. – на сайте inlandlapidary.com.
^ Мукерджи, Свапна (2012). Прикладная минералогия: Применение в промышленности и окружающей среде . Springer Science & Business Media. п. 373. ИСБН 978-94-007-1162-4 – через книги Google.
^ Самсонов Г.В., изд. (1968). «Механические свойства элементов». Справочник физико-химических свойств элементов . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Пленум МФИ. п. 432. дои : 10.1007/978-1-4684-6066-7 . ISBN 978-1-4684-6068-1 .
^ Jump up to: ^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.
^ Jump up to: ^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 года . 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 года . 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

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, штат Нью-Йорк: Издательство DK . ISBN 9781465453563 .

[2] 
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. - Грота (1926)

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 настроен. ^{[ 1 ]}

[VonGroth1926-1] Jump up to: ^а ^б фон Грот, Пауль Генрих (1926). минералогических наук ( История развития на немецком языке). Берлин: Шпрингер. п. 250. ИСБН 9783662409107 .

[Brit-3] «Твердость по Моосу» . Британская энциклопедия (онлайн-изд.).

[MinSocAm-4] «Шкала твердости Мооса» . Минералогическое общество Америки . Проверено 10 февраля 2021 г.

[5] Теофраст . Теофраст о камнях . Проверено 10 декабря 2011 г. - через Farlang.com.

[6] Плиний Старший . «Книга 37, гл. 15» . Натуральная история . Адамас : Шесть его разновидностей. Два средства.

[7] Плиний Старший . «Книга 37, гл. 76» . Натуральная история . Методы проверки драгоценных камней.

[8] «Твердость» . Механическая твердость материалов. Ресурсный центр неразрушающего контроля. Архивировано из оригинала 14 февраля 2014 года.

[9] «Шкала твердости минералов Мооса» . Американская федерация минералогических обществ – через amfed.org.

[10] Гилс, Кей (26 апреля 2000 г.). «Истинная микроструктура материалов». Материалографическая подготовка от Сорби до наших дней (PDF) . Замечания по применению и руководства (Отчет). Металлографическая библиотека Струерса. Копенгаген, Дания: Struers A/S. стр. 5–13. Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2016 года.

[11] «Что важно в твердости?» . Аметистовые галереи. Минеральная галерея. Архивировано из оригинала 30 декабря 2006 г. на сайте Galleries.com.

[12] «Твердость минералов и шкалы твердости» . Внутренняя гранильная мастерская. Архивировано из оригинала 17 октября 2008 г. – на сайте inlandlapidary.com.

[13] Мукерджи, Свапна (2012). Прикладная минералогия: Применение в промышленности и окружающей среде . Springer Science & Business Media. п. 373. ИСБН 978-94-007-1162-4 – через книги Google.

[Samsonov68-14] Самсонов Г.В., изд. (1968). «Механические свойства элементов». Справочник физико-химических свойств элементов . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Пленум МФИ. п. 432. дои : 10.1007/978-1-4684-6066-7 . ISBN 978-1-4684-6068-1 .

[geology.com-15] Jump up to: ^а ^б ^с «Шкала твердости Мооса: проверка устойчивости к царапинам» . geology.com . Проверено 9 августа 2021 г.

[NPS-Hardness-16] «Шкала твердости по Моосу» . Фундаментальные геологические принципы . Служба национальных парков . Проверено 18 ноября 2022 г.

[reade.com-17] Jump up to: ^а ^б «Прочитайте «Усовершенствованные материалы – твердость абразивов по шкале Мооса (типичная)» . www.reade.com . Проверено 9 августа 2021 г.

[TedPellaMHT-18] «Таблицы твердости материалов» . www.tedpella.com . Архивировано из оригинала 12 сентября 2015 года . Проверено 9 мая 2019 г.

[PraterindustriesHT-19] «Таблица твердости» (PDF) . Проверено 9 мая 2019 г.

[AFM-20] 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 года . Проверено 8 декабря 2015 г.

[Milling1-21] «Уменьшение размеров, измельчение» . Шлифование и фрезерование. Сайт PowderProcess.net . Проверено 27 октября 2017 г.

[22] 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.

[mindat.org-23] Ральф, Джолион. «Добро пожаловать на сайт Mindat.org» . Mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 16 апреля 2017 г.

[ 1 ]

[ а ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]