Minerały

Skala twardości Mohsa



Szybki test twardości do użytku w terenie i w klasie


Zestaw twardości Mohsa: Laboratoryjny zestaw skali twardości Mohsa zawierający: (1) talk; (2) gips; (3) kalcyt; (4) fluoryt; (5) apatyt; (6) ortoklaz; (7) kwarc; (8) topaz; i (9) korund. Diament nie jest zawarty w większości zestawów, aby obniżyć koszty. Również okaz diamentowy byłby tak mały, że by był użyteczny, musiałby być zamontowany w uchwycie. Kup zestaw twardości mineralnej.

Co to jest skala twardości Mohsa?



Skala twardości Mohsa
Minerał Twardość
Talk1
Gips2
Kalcyt3
Fluoryt4
Apatyt5
Ortoklaz6
Kwarc7
Topaz8
Korund9
Diament10

Jednym z najważniejszych testów do identyfikacji próbek mineralnych jest test twardości Mohsa. Ten test porównuje odporność minerału na zarysowanie przez dziesięć minerałów odniesienia znanych jako Skala twardości Mohsa (patrz tabela po lewej). Test jest użyteczny, ponieważ większość próbek danego minerału jest bardzo zbliżona do tej samej twardości. To sprawia, że ​​twardość jest niezawodną właściwością diagnostyczną większości minerałów.

Friedrich Mohs, niemiecki mineralog, opracował skalę w 1812 roku. Wybrał dziesięć minerałów o wyraźnie różnej twardości, które wahały się od bardzo miękkiego minerału (talk) do bardzo twardego minerału (diament). Z wyjątkiem diamentu wszystkie minerały są stosunkowo powszechne i łatwe lub niedrogie do uzyskania.

Dokonywanie porównań twardości

„Twardość” to odporność materiału na zarysowanie. Badanie przeprowadza się, umieszczając ostry punkt jednej próbki na nieoznakowanej powierzchni innej próbki i próbując wytworzyć zadrapanie. Oto cztery sytuacje, które możesz zaobserwować porównując twardość dwóch próbek:

  1. Jeśli próbka A może porysować próbkę B, to próbka A jest twardsza niż próbka B.

  2. Jeśli próbka A nie rysuje próbki B, to próbka B jest twardsza niż próbka A.

  3. Jeśli dwie próbki mają jednakową twardość, będą względnie nieskuteczne w drapaniu się. Mogą powstać niewielkie zadrapania lub określenie, czy powstało zadrapanie, może być trudne.

  4. Jeśli próbkę A można zarysować próbką B, ale nie można jej porysować próbką C, to twardość próbki A jest pomiędzy twardością próbki B i próbki C.

Test twardości Mohsa: Podczas przeprowadzania testu umieść nieznaną próbkę na blacie stołu i mocno przytrzymaj jedną ręką. Następnie umieść punkt próbki referencyjnej na płaskiej, nieoznakowanej powierzchni nieznanego próbki. Mocno dociśnij próbkę referencyjną do nieznanego i celowo przeciągnij ją po płaskiej powierzchni, jednocześnie mocno dociskając. Aby uniknąć obrażeń, przeciągnij znany preparat z ciała i równolegle do palców, które przytrzymują nieznany preparat.

Procedura badania twardości Mohsa

  • Rozpocznij od zlokalizowania gładkiej, nie zarysowanej powierzchni do testowania.

  • Jedną ręką trzymaj próbkę o nieznanej twardości mocno na blacie stołu, aby badana powierzchnia była odsłonięta i dostępna. Blat podtrzymuje próbkę i pomaga utrzymać ją nieruchomo podczas testu.

  • Przytrzymaj jedną ze standardowych próbek twardości w drugiej ręce i umieść punkt tej próbki na wybranej płaskiej powierzchni nieznanej próbki.

  • Mocno dociśnij koniec próbki standardowej do nieznanej próbki i mocno przeciągnij punkt próbki standardowej po powierzchni nieznanej próbki.

  • Zbadaj powierzchnię nieznanego okazu. Palcem zetrzyj wszelkie powstałe fragmenty minerałów lub proszek. Czy test spowodował zadrapanie? Uważaj, aby nie pomylić proszku mineralnego lub pozostałości ze zarysowaniem. Zadrapanie będzie wyraźnym rowkiem wyciętym na powierzchni mineralnej, a nie śladem na powierzchni, która ściera się.

  • Przeprowadź test po raz drugi, aby potwierdzić wyniki.

Twardość Mohsa wspólnych minerałów

Alfabetyczny
Anhydryt3 do 3,5
Apatyt5
ArsenopirytOd 5,5 do 6
AugiteOd 5,5 do 6
Azuryt3,5 do 4
Baryt2,5 do 3,5
Boksyt1 do 3
BerylOd 7,5 do 8
Biotyt2,5 do 3
Bornite3 do 3,25
Kalcyt3
KasiterytOd 6 do 7
Chalkokit2,5 do 3
Chalkopiryt3,5 do 4
Chloryn2 do 2,5
ChromitOd 5,5 do 6
Chryzoberyl8.5
Cynobrowy2 do 2,5
Miedź2,5 do 3
Kordieryt7 do 7,5
Korund9
Kupryt3,5 do 4
Diament10
DiopsideOd 5,5 do 6,5
Dolomit3,5 do 4
EnstatiteOd 5 do 6
EpidotOd 6 do 7
Euklaza7.5
Fluoryt4
Galena2.5+
Granat6,5 do 7,5
Glaukonit2
Złoto2,5 do 3
Grafit1 do 2
Gips1,5 do 2
Halit2 do 2,5
KrwawieńOd 5 do 6,5
HornblendaOd 5 do 6
IlmenitOd 5 do 6
Jadeit6,5 do 7
Cyjanit4,5 do 7
LimonitOd 1 do 5
Magnezyt3,5 do 5
MagnetytOd 5 do 6,5
Malachit3,5 do 4
Marcasite6 do 7,5
Molibdenit1 do 2
MonazytOd 5 do 5,5
Moskal2 do 3
NefelinOd 5,5 do 6
NefrytOd 6 do 6,5
Olivine6,5 do 7
OrtoklazOd 6 do 6,5
PlagioklazOd 6 do 6,5
PrehnitOd 6 do 6,5
PirytOd 6 do 6,5
Pirofilit1 do 2
Pirotyt3,5 do 4,5
Kwarc7
Rhodochrosite3,5 do 4
RodonitOd 5,5 do 6,5
RutylOd 6 do 6,5
Serpentynowy3 do 5
Siderite3,5 do 4,5
Sylimanit6,5 do 7,5
Srebro2,5 do 3
SodaliteOd 5,5 do 6
Sfaleryt3,5 do 4
SpinelOd 7,5 do 8
Spodumen6,5 do 7
Staurolit7 do 7,5
Siarka1,5 do 2,5
Sylvite2
Talk1
TytanitOd 5 do 5,5
Topaz8
Turmalin7 do 7,5
TurkusOd 5 do 6
UraninitOd 5 do 6
Wanadinit3 do 4
Witherite3 do 3,5
Wollastonit4,5 do 5,5
Cyrkon7.5
ZoisiteOd 6 do 7
Malejąca twardość
Diament10
Korund9
Chryzoberyl8.5
Topaz8
BerylOd 7,5 do 8
SpinelOd 7,5 do 8
Euklaza7.5
Cyrkon7.5
Kordieryt7 do 7,5
Staurolit7 do 7,5
Turmalin7 do 7,5
Kwarc7
Granat6,5 do 7,5
Jadeit6,5 do 7
Sylimanit6,5 do 7,5
Olivine6,5 do 7
Spodumen6,5 do 7
Marcasite6 do 7,5
KasiterytOd 6 do 7
EpidotOd 6 do 7
ZoisiteOd 6 do 7
NefrytOd 6 do 6,5
OrtoklazOd 6 do 6,5
PlagioklazOd 6 do 6,5
PrehnitOd 6 do 6,5
PirytOd 6 do 6,5
RutylOd 6 do 6,5
DiopsideOd 5,5 do 6,5
RodonitOd 5,5 do 6,5
ArsenopirytOd 5,5 do 6
AugiteOd 5,5 do 6
ChromitOd 5,5 do 6
KrwawieńOd 5,5 do 6,5
NefelinOd 5,5 do 6
SodaliteOd 5,5 do 6
MagnetytOd 5 do 6,5
EnstatiteOd 5 do 6
HornblendaOd 5 do 6
IlmenitOd 5 do 6
TurkusOd 5 do 6
UraninitOd 5 do 6
MonazytOd 5 do 5,5
TytanitOd 5 do 5,5
Apatyt5
Wollastonit4,5 do 5,5
Cyjanit4,5 do 7
Fluoryt4
Magnezyt3,5 do 5
Pirotyt3,5 do 4,5
Siderite3,5 do 4,5
Azuryt3,5 do 4
Chalkopiryt3,5 do 4
Kupryt3,5 do 4
Dolomit3,5 do 4
Malachit3,5 do 4
Rhodochrosite3,5 do 4
Sfaleryt3,5 do 4
Serpentynowy3 do 5
Wanadinit3 do 4
Anhydryt3 do 3,5
Witherite3 do 3,5
Bornite3 do 3,25
Kalcyt3
Baryt2,5 do 3,5
Biotyt2,5 do 3
Chalkokit2,5 do 3
Miedź2,5 do 3
Złoto2,5 do 3
Srebro2,5 do 3
Galena2.5+
Moskal2 do 3
Chloryn2 do 2,5
Cynobrowy2 do 2,5
Halit2 do 2,5
Glaukonit2
Sylvite2
Siarka1,5 do 2,5
Gips1,5 do 2
LimonitOd 1 do 5
Boksyt1 do 3
Grafit1 do 2
Molibdenit1 do 2
Pirofilit1 do 2
Talk1

Wskazówki dotyczące badania twardości Mohsa

  • Poręczna lista minerałów w kolejności według twardości. Jeśli stwierdzisz, że okaz ma twardość Mohsa 4, możesz szybko uzyskać listę potencjalnych minerałów.

  • Praktyka i doświadczenie poprawią twoje umiejętności podczas wykonywania tego testu. Staniesz się szybszy i bardziej pewny siebie.

  • Jeśli twardość nieznanego okazu wynosi około 5 lub mniej, powinieneś być w stanie wytworzyć zadrapanie bez większego wysiłku. Jeśli jednak nieznany egzemplarz ma twardość około 6 lub większą, wówczas zadrapanie będzie wymagało użycia siły. W przypadku tych próbek trzymaj nieznane mocno na stole, połóż na nim próbkę standardową, mocno dociśnij z determinacją, a następnie powoli dociskaj próbkę standardową przez powierzchnię nieznanego.

  • Nie daj się zwieść miękkiemu standardowemu okazowi wytwarzającemu ślad na trudnej nieznanej. Ten znak jest jak kawałek kredy produkowany na tablicy. Zetrze się bez pozostawiania zadrapań. Przetrzyj palec po testowanej powierzchni. Jeśli powstanie rysa, będzie widoczny rowek. Jeśli ślady znikną, nie powstanie rysa.

  • Niektóre twarde materiały są również bardzo kruche. Jeśli jedna z twoich próbek pęka lub kruszy się zamiast drapać, będziesz musiał zachować ostrożność podczas przeprowadzania testu. Testowanie drobnych lub ziarnistych próbek może być trudne.

  • Niektóre próbki zawierają zanieczyszczenia. Jeśli wyniki twojego testu nie są wyraźnie rozstrzygające lub jeśli informacje z twojego testu nie są zgodne z innymi właściwościami, nie wahaj się powtórzyć testu. Możliwe, że niewielki kawałek kwarcu (lub innego zanieczyszczenia) został osadzony w jednym z twoich okazów.

  • Nie bądź dziwaczny! To bardzo częsty problem. Niektórzy ludzie od niechcenia pocierają jeden okaz w jedną iw drugą stronę, a następnie szukają śladu. Nie w ten sposób przeprowadzany jest test. Odbywa się to za pomocą jednego, określonego ruchu w celu wycięcia zadrapania.

  • Bądź ostrożny. Kiedy przyłożysz nieznany okaz do stołu, ustaw go tak, aby znany preparat nie został przeciągnięty przez jeden z palców.

  • Test ten należy wykonać na stole laboratoryjnym lub stole roboczym o trwałej powierzchni lub pokryciu ochronnym. Nie przeprowadzaj tego typu testów na dobrych meblach.

  • Przetestuj drobne cząstki lub ziarna, umieszczając je między dwoma kawałkami minerału indeksu i zeskrobując je razem. Jeśli ziarna są twardsze niż indeks mineralny, powstają rysy. Jeśli ziarna są bardziej miękkie, rozmazują się.

Twardość wspólnych obiektów



Twardość Mohsa wspólnych obiektów
paznokieć2 do 2,5
miedź3
gwóźdź4
szkło5.5
ostrze nożaOd 5 do 6,5
pilnik ze stali6.5
płyta smugowa6,5 do 7
kwarc7

Niektóre osoby używają kilku typowych obiektów do szybkich testów twardości. Na przykład geolog w terenie zawsze może nosić ze sobą scyzoryk. Nóż można wykorzystać do szybkiego testu twardości w celu ustalenia, czy próbka jest twardsza lub bardziej miękka niż Mohs 5 do 6,5.

Przed użyciem tych obiektów jako narzędzi do szybkiego testowania dobrze jest potwierdzić ich twardość. Niektóre noże mają twardszą stal niż inne. Przetestuj swój, a następnie poznasz jego twardość.

Te wspólne obiekty mogą być również przydatne, jeśli nie masz zestawu minerałów odniesienia. Na tej liście umieściliśmy kwarc, ponieważ jest to wszechobecny minerał. W polu często znajduje się nie więcej niż kilka kroków od kawałka kwarcu.

Wybór twardości Mohsa: Wskaźniki twardości są łatwe w użyciu. Mają mosiężny rysik i stopowy „kilof”, który służy do badania twardości. Połóż ostry kilof na swoim nieznanym egzemplarzu i przeciągnij go po powierzchni. Powoduje zadrapanie, ślizganie się po powierzchni lub pozostawienie śladu metalu. Są dostarczane z twardością 2 (punkt z tworzywa sztucznego), 3 (punkt z miedzi) i 4 do 9 (starannie wybrane stopy). Doskonale nadają się do testowania małych próbek lub do testowania małych ziaren osadzonych w skale. Te typy twardości są dostępne w sklepie Geology.com.

Wybór twardości

Alternatywą dla wykorzystania minerałów odniesienia do testowania jest zestaw „kostek twardości”. Te typy mają ostre metalowe punkty, które można wykorzystać do bardzo dokładnych testów. Kostki umożliwiają znacznie większą kontrolę, a ich ostre punkty można wykorzystać do testowania małych ziaren mineralnych w skale.

Ostre kilofy można łatwo zastosować i albo zadrapać, jeśli są twardsze niż badany próbka, albo pozostawić niewielką smugę metalu, jeśli są bardziej miękkie. Zbadaj miejsce testowe za pomocą soczewki ręcznej, aby zobaczyć wyniki swojego testu.

Użyliśmy twardości i uważamy, że wykonują świetną robotę. Są łatwiejsze w użyciu i dokładniejsze niż testowanie na próbkach. Mogą być ostrzone, gdy są nudne. Jedynym minusem jest ich cena (około 80 USD za zestaw).

Twardszy niż diament, miększy niż talk?

Diament nie jest najtwardszą znaną substancją, ale twardsze materiały są znacznie rzadsze. Badacze donoszą, że azotek boru i wurtzite może być twardszy niż diament. 1

Jest mało prawdopodobne, abyś znalazł minerał bardziej miękki niż talk. Jednak kilka metali jest bardziej miękkich. Należą do nich: cez, rubid, lit, sód i potas. Prawdopodobnie nigdy nie będziesz musiał testować ich twardości. 2)

Porównanie twardości Mohsa - Vickersa: Ta tabela porównuje twardość minerałów wskaźnikowych w skali twardości Mohsa (skala całkowita) z ich twardością Vickersa (skala ciągła). Twardość Mohsa to odporność na zadrapania, a twardość Vickersa to odporność na wgniecenia pod naciskiem. Wykres pokazuje wielką różnicę między twardością korundu i diamentu Vickersa - które są tylko o jedną jednostkę w skali twardości Mohsa.

Skala twardości Mohsa w porównaniu do innych


Skale twardości mineralnej
MinerałMohsVickers
(kg / mm2)
Talk127
Gips261
Kalcyt3157
Fluoryt4315
Apatyt5535
Ortoklaz6817
Kwarc71161
Topaz81567
Korund92035
Diament1010000

Kiedy Friedrich Mohs opracował swoją skalę twardości w 1812 roku, bardzo niewiele informacji na temat twardości mineralnej było dostępnych. Po prostu wybrał dziesięć minerałów o różnej twardości i dowolnie umieścił je w skali całkowitej od 1 do 10. Była to skala względna, w której minerał o nieznanej twardości można było przetestować na grupie dziesięciu minerałów o indeksie, aby sprawdzić, gdzie się on znajduje skala.

Skala Mohsa przetrwała próbę czasu i była szeroko stosowana na całym świecie od ponad 200 lat - głównie dlatego, że jest łatwa do zrobienia, niedroga i ludzie szybko ją rozumieją. Opracowano inne testy twardości, ale żaden z nich nie jest tak szeroko stosowany.

„Twardość Mohsa” to względne porównanie w skali całkowitej „odporności na zadrapanie”. Większość innych skal twardości używa „odporności na wgniecenia pod rysikiem, na który wywierany jest określony nacisk przez określony czas”. testy te różnią się twardością Mohsa, wszystkie są testami odporności atomów na wyparcie z ich położenia przez nacisk na powierzchnię próbki mineralnej.

Jedną z tych skal jest Skala twardości Vickersa. W teście Vickersa wielkość wcięcia jest szacowana mikroskopowo i stosowana do obliczenia wartości twardości. Wartości twardości Vickersa tworzą ciągłą skalę, która dostarcza więcej informacji na temat twardości minerałów w porównaniu z wartościami całkowitymi skali Mohsa. Pokazana jest tabela porównująca minerały w skali Mohsa do ich twardości Vickersa wraz z wykresem danych. Wykres pokazuje, że pod względem twardości Vickersa przerwy między wartościami całkowitymi skali Mohsa nie są równomierne pod względem szerokości. Ponadto luki między minerałami o wyższej twardości Mohsa są znacznie szersze niż między minerałami bardziej miękkimi. Pod względem twardości Vickersa diament jest niezwykle twardszy niż korund.

Najlepszym sposobem, aby dowiedzieć się o minerałach, jest badanie z kolekcją małych próbek, z którymi można obchodzić się, badać i obserwować ich właściwości. Niedrogie kolekcje minerałów są dostępne w sklepie Geology.com.

Zmiany twardości w jednym minerale

Chociaż podręczniki i strony internetowe często wymieniają jedną twardość dla każdego minerału, wiele minerałów ma zmienną twardość. Mają większą lub mniejszą twardość w zależności od kierunku, w którym są drapane.

Dobrze znanym przykładem minerału o zmiennej twardości jest cyjanit. Cyjanit często występuje w kryształach w kształcie ostrzy. Kryształy te mają twardość około 5, jeśli są badane równolegle do długiej osi kryształu, a twardość około 7, jeśli są badane równolegle do krótkiej osi kryształu. Czemu? Te różne kierunki napotykają różne środowiska wiązania w krysztale cyjanitu. Wiązania, które są odporne na zarysowania równolegle do długiej osi ostrza kryształu, są słabsze niż wiązania spotykane podczas drapania na całej szerokości kryształu. Twardości pośrednie występują w innych kierunkach.

Innym przykładem jest diament. Ludzie, którzy przecinają diamenty, wiedzą o jego zmiennej twardości od setek lat. Wiedzą, że równolegle do powierzchni ośmiościennych kryształów diament jest prawie niemożliwy do zobaczenia i bardzo trudny do polerowania. Diament można złamać w tym kierunku przez przecięcie, a najlepszą metodą cięcia w tym kierunku jest laser. Najbardziej miękki i najlepszy kierunek cięcia lub polerowania kryształu diamentu jest równoległy do ​​jego sześciennych powierzchni kryształu. Ta informacja jest kluczową wiedzą dla rzemieślników, którzy planują projekt szlifowanego diamentu. Zrozumienie go i praca z nim oszczędza czas, pieniądze i tworzy lepszy produkt z mniejszą ilością odpadów.

Wietrzenie może również wpływać na twardość próbki mineralnej. Wietrzenie zmienia skład minerału, przy czym produkt wietrzący jest zwykle bardziej miękki niż materiał oryginalny. Podczas testowania twardości, smugi lub innej właściwości minerału najlepszym sposobem na badanie jest świeżo połamana powierzchnia z oczekiwanym połyskiem, który nie był narażony na działanie czynników atmosferycznych.

O testach twardości

Test twardości opracowany przez Friedricha Mohsa był pierwszym znanym testem oceniającym odporność materiału na zarysowanie. Jest to bardzo prosty, ale niedokładny test porównawczy. Być może dzięki swojej prostocie stał się najczęściej stosowanym testem twardości.

Od czasu opracowania skali Mohsa w 1812 r. Wynaleziono wiele różnych testów twardości. Należą do nich testy Brinella, Knoopa, Rockwella, Shore'a i Vickersa. W każdym z tych testów używa się małego „wgłębnika”, który przykłada się do badanego materiału z dokładnie odmierzoną siłą. Następnie wielkość lub głębokość wcięcia i wielkość siły są używane do obliczenia wartości twardości.

Ponieważ każdy z tych testów wykorzystuje inną aparaturę i inne obliczenia, nie można ich bezpośrednio porównywać. Jeśli więc wykonano test twardości Knoopa, liczba jest zwykle zgłaszana jako „twardość Knoopa”. Z tego powodu wyniki testu twardości Mohsa należy również zgłaszać jako „twardość Mohsa”.

Dlaczego jest tyle różnych testów twardości? Rodzaj zastosowanego testu zależy od wielkości, kształtu i innych cech badanych próbek. Chociaż testy te różnią się znacznie od testu Mohsa, istnieje między nimi pewna korelacja. 2)

Twardość, wytrzymałość i siła

Podczas testowania twardości pamiętaj, że testujesz „odporność na zarysowanie”. Podczas testu niektóre materiały mogą zawieść w inny sposób. Mogą się łamać, deformować lub kruszyć zamiast drapać. Twarde materiały często pękają pod wpływem stresu. To brak wytrzymałości. Inne materiały mogą odkształcać się lub kruszyć pod wpływem stresu. Materiały te nie mają wytrzymałości. Zawsze pamiętaj, że testujesz odporność na zadrapania. Nie daj się zwieść innym rodzajom awarii w badanej próbce.

Zastosowania do testów twardości

Test twardości Mohsa służy prawie wyłącznie do określenia względnej twardości próbek mineralnych. Odbywa się to w ramach procedury identyfikacji minerałów w terenie, w klasie lub w laboratorium, gdy badane są łatwe do zidentyfikowania próbki lub gdy bardziej zaawansowane testy nie są dostępne.

W przemyśle wykonuje się inne testy twardości w celu określenia przydatności materiału do określonego procesu przemysłowego lub określonego zastosowania końcowego. Testy twardości są również przeprowadzane w procesach produkcyjnych w celu potwierdzenia, że ​​obróbki hartownicze, takie jak wyżarzanie, odpuszczanie, hartowanie robocze lub hartowanie skrzyniowe zostały wykonane zgodnie ze specyfikacją.

Źródła informacji
1 Naukowcy odkrywają materiał trudniejszy niż diament - Lisa Zyga, artykuł na stronie internetowej Phys.org, luty 2009.
2 Skala twardości mineralnej Mohsa: artykuł w Wikipedii, ostatnio dostępny w lipcu 2016 r.
3 Twardość materiału: artykuł na stronie, Center for Advanced Life Cycle Engineering, University of Maryland, ostatnio dostępny w lipcu 2016 r.

Kilka uwag na temat pisowni

Skala twardości Mohsa nosi imię jej wynalazcy, Friedricha Mohsa. Oznacza to, że apostrof nie jest potrzebny podczas wpisywania nazwy testu. „Moh” i „Mohs” są niepoprawne.

Google jest naprawdę mądry w kwestii tych nazw. Możesz nawet wpisać „Skalę twardości Moe” jako zapytanie, a Google wie, że zwróci wyniki dla „Skali twardości Mohsa”. :-)

Obejrzyj wideo: Twardość minerałów - skala twardości Mohsa (Kwiecień 2020).