Набор эталонных минералов, которые определяют относительную твёрдость с помощью царапания, называется шкалой Мооса (шкала твердости в минералогии). Эталонами являются 10 минералов, которые располагаются по порядку возрастающей твёрдости. В состав шкалы входят 10 эталонов твёрдости: 1 - тальк; 2 - гипс; 3 - кальцит; 4 - флюорит ; 5 - апатит; 6 - ортоклаз; 7 - кварц; 8 - топаз; 9 - корунд; 10 - алмаз.
Минералы, имеющие твердость ниже 7 - мягкие, а те, у которых выше 7 - твердые. В целом твердость у главной массы природных соединений колеблется от 2 до 6. В 1811 году шкалу твердости предложил немецкий минеролог Фридрих Моос.
Твёрдостью камня является сопротивление, которое происходит на его поверхности, когда по нему царапают иным камнем или каким-то предметом; твердость заключается в мере связности структуры атомов вещества. В зависимости от того, в каком направлении производится царапание, твёрдость камня изменяется. От остальных минералов кианит отличается большим диапазоном твердости. Изменение его твердости от 5 до 7. В одних направлениях его можно поцарапать ножом, а в других нельзя.
Значению шкалы от 1 до 10 соответствуют десять известных минералов – начиная с талька и заканчивая алмазом . Чтобы определить твердость минерала, выбирают самый твёрдый эталон, который он поцарапает или самый мягкий, который сможет поцарапать определяемый материал. К примеру, если минерал царапает кварц , но не ортоклаз, то он имеет твёрдость в диапазоне от 6 до 7.
Промежуточную степень твёрдости у камня показывают в виде дробей. Так, число 8 1/2, которое относится к хризобериллу, означает, что топаз царапается им почти так же, как его царапает корунд . Гранат имеет твердость более высокую, чем у кварца (7) и немного ниже, чем у берилла (7 1/2), поэтому твердость его обозначают как 7 1/4.
Важно то, что минералы порошковатых, скрытокристаллических и тонкопористых разностей имеют ложную малую твёрдость. Например, у такого минерала как гематит , когда он находится в кристаллах, твердость равна 6, а когда в красной охре, меньше 4.
Люди, обладающие алмазным перстнем в курсе того, что алмаз может легко поцарапать стекло. С помощью алмаза стекло даже режут. Если для царапания стекла использовать другие драгоценные камни, то можно обнаружить, что и они могут царапать его, но не с такой легкостью. Топаз может царапать стекло, но на нем остаются царапины от корунда, который подвергается царапанию самого твердого минерала, которым является алмаз. На ювелирном рынке очень ценят серьги и кольца, сделанные из твердых самоцветов.
Сложности процесса полировки и огранки образцов одного и того же минерала, найденного в разных местах, имеют отличия друг от друга. Говорят, что алмазы из Нового Южного Уэльса и Калимантана имеют значительно большею твердость, чем алмазы с Южной Африки и с других мест, а также и то, что при их огранке бывают трудности. У цейлонских сапфиров твердость больше, чем у рубинов , а у кашмирских сапфиров меньше.
Шкала Мооса предназначается, как грубая сравнительная оценка твёрдости материалов, согласно системе твёрже-мягче. Определяемый материал или царапается эталоном, что значит, что твердость его меньше по шкале Мооса, либо сам царапает эталон, а это значит, что твёрдость его выше. Таким образом, шкала Мооса определяет только относительную твердость.
Кроме шкалы Мооса, существуют так же и другие способы определения твёрдости минералов, но разновидности шкал твёрдости нельзя однозначно соотносить друг с другом. Путем практики принято несколько систем измерения твёрдости, имеющих более точную систему измерения, но ни одна из них не может покрыть весь спектр шкалы Мооса.
Твердость оценивается силой сопротивления, которое оказывает поверхность испытуемого минерала царапающему действию какого-либо острия. Твердость можно выразить в абсолютных единицах, но практически при описании и определении минералов удобнее пользоваться шкалой из небольшого числа минералов, твердость которых принята за эталоны для сравнения. В шкале Мооса, заключающей 10 минералов разной твердости, твердость образцов условно обозначается баллами 1, 2, 3, и т. д., до 10
| Твердость | Эталонный минерал |
| 1 | Тальк |
| 2 | Гипс |
| 3 | Кальцит |
| 4 | Флюорит |
| 5 | Апатит |
| 6 | Полевые шпаты |
| 7 | Кварц |
| 8 | Топаз |
| 9 | Корунд |
| 10 | Алмаз |
Как определить твердость минералов?
Твердость минерала определяется путем сравнения ее с твердостью минералов этой шкалы.
Необходимо установить, действительно ли при царапании одного минерала другим на каком-либо из них получается царапина, так как только в этом случае можно говорить, что один минерал тверже другого. Это можно сделать, рассматривая след от царапания через лупу. Для суждения о твердости порошковатого минерала следует минерал шкалы потереть порошковатым минералом. Если при этом блестящая поверхность первого покроется царапинами, то испытуемый минерал тверже эталона.
Кроме образцов шкалы Мооса, для определения твердости можно пользоваться разными легко доступными предметами, твердость которых известна в цифрах Мооса. Таковы, например, ноготь пальца (тв. около 2,5), медная монета (тв. 3), кусочек оконного стекла (тв. 5,5-6), стальной перочинный ножик (тв. 5,5-6).
Если минерал пишет на бумаге, не царапая ее, - тв. 1. Если минерал царапает бумагу, но сам чертится ногтем, то твердость минерала 2 или <2. Если ноготь не оставляет царапины на минерале, но кончик стального ножа легко, без заметного усилия, чертит по нему, то твердость минерала 3. Если твердость минерала такова, что для получения царапины при помощи ножа надо применить небольшое усилие - тв. 4. Если это усилие значительно, то тв. 5. И, наконец, если минерал чертится ножом при крайнем усилии - тв. 5,5. Минералы с твердостью 6 и больше сами оставляют царапины на ноже и стекле. Таким образом, для испытания твердости минералов
до 6 при небольшом навыке вполне достаточно применения ногтя и перочинного ножа. Преобладают минералы с твердостью не выше 7. Минералы с большей твердостью встречаются редко. Из числа последних наиболее обычны некоторые гранаты - тв. 7,5-8, топаз - 8, берилл - 8, турмалин - 8 и корунд - 9. Корунд является единственным минералом с твердостью 9, так же как и алмаз - с твердостью 10. Твердость минерала может быть различной в зависимости от кристаллографического значения грани кристалла, которая подвергнута испытанию. Иногда это различие легко наблюдается: у дистена твердость на плоскости спайности вдоль кристалла 4, а поперек на той же плоскости 6. У кальцита твердость на гранях ромбоэдра (по спайности) 3, а на гранях призмы около 4.
Различаются пассивная и активная твердости. Первая определяется способностью минерала воспринимать царапание, а вторая - его способностью царапать. Твердость, о которой здесь говорилось, следует называть твердостью царапания в отличие от иных твердостей - сверления, шлифования, удара и т. д., с которыми при определении и описании минералов не приходится иметь дела. Имеются методы количественного определения твердости царапания при помощи особых приборов - склерометров. Кроме того, имеется прибор для определения твердости по фигурам давления.
Применительно к минералам и драгоценным камням под твердостью понимают, во-первых, твердость при царапанье (или твердость царапанья) и, во-вторых, твердость при шлифовании. Твердость царапанья прежде, когда оптические методы исследования еще не были столь развиты, как сейчас, играла большую роль при определении драгоценных камней. Сегодня проверка твердости путем царапанья проводится, вообще говоря, лишь у менее ценных камней и в основном коллекционерами. Для профессионального испытания точность такого определения твердости слишком низка. Кроме того, очень велика связанная с ним опасность повреждения камня. Правда, основное преимущество метода царапанья состоит в том, что он позволяет простыми средствами определять драгоценные камни в первом приближении. В минералогии этот способ по-прежнему широко применяется.
Метод определения твердости путем царапанья принадлежит венскому минералогу Фридриху Моосу. Моос определил твердость царапанья как сопротивление, оказываемое минералом при царапанье его поверхности острым контрольным предметом. Камни, имеющие твердость по Моосу выше 7, считаются твердыми. О минералах с твердостью от 8 до 10 говорят, что они имеют «твердость драгоценных камней». Однако это не совсем удачное определение, ибо драгоценные камни характеризуются не только высокой твердостью, хотя она и представляет собой весьма ценное для них качество. Драгоценные камни с твердостью ниже 7 по Моосу нестойки против вездесущей пыли, которая всегда содержит мельчайшие зерна кварца (его твердость по Моосу 7), а потому повреждает полировку и ухудшает блеск мягких камней. Такие камни с течением времени тускнеют и требуют при ношении и хранении особой осторожности, дабы уберечь их от контакта с твердыми, то есть царапающими предметами.
При определении твердости царапанья необходимо следить за тем, чтобы последнее производилось только острым краем образца и только на ровных и свежих поверхностях. У ребристых образований, листоватых кристаллов или выветренных с поверхности штуфов значения твердости царапанья получаются заниженными.
Некоторые драгоценные камни имеют на разных гранях, равно как и по разным направлениям, совершенно различную твердость. Например, у кианита на гранях переднего пинакоида твердость по Моосу составляет в продольном направлении (по удлинению кристалла) 4,5, а в поперечном - 6-7. Поэтому кианит называют также дистеном - «оказывающим двоякое сопротивление». Большие различия в твердости существуют также у алмаза. Только благодаря этому вообще возможно шлифовать алмаз - самый твердый из известных материалов. Шлифовальщик драгоценных камней обязательно должен знать различия в их твердости (как при царапанье, так и при шлифовании), ибо в этом состоит одна из важных предпосылок успешной работы мастера.
Шкала твердости царапанья по Моосу - относительная шкала. С ее помощью можно установить лишь, каким минералом царапается другой (испытуемый) минерал. О том, насколько возрастает (в количественном выражении) твердость от ступени к ступени шкалы Мооса, ничего сказать нельзя. А этот рост в действительности резко различается, как видно из приведенной ниже таблицы, где сопоставлены значения твердости по Моосу и значения абсолютной твердости (твердости шлифования в воде по А. Розивалю).
Относительная и абсолютная шкала твердости
| Твердость царапанья (по Моосу) | Эталонный минерал | Простейший способ определения твердости | Твердость шлифования (по Розивалю) |
|---|---|---|---|
| 1 | Тальк | Скоблится ногтем | 0,03 |
| 2 | Гипс | Царапается ногтем | 1,25 |
| 3 | Кальцит | Царапается медной монетой | 4,5 |
| 4 | Флюорит | Легко царапается ножом | 5 |
| 5 | Апатит | Еще царапается ножом | 6,5 |
| 6 | Ортоклаз | Царапается стальным напильником | 37 |
| 7 | Кварц | Царапает оконное стекло | 120 |
| 8 | Топаз | 175 | |
| 9 | Корунд | 1 000 | |
| 10 | Алмаз | 140 000 |
Твердость самоцветов по шкале Мооса
| Алмаз | 10 |
| Рубин | 9 |
| Сапфир | 9 |
| Александрит | 8,5 |
| Хризоберилл | 8,5 |
| Цейлонит | 8 |
| Родицит | 8 |
| Шпинель | 8 |
| Таафеит | 8 |
| Топаз | 8 |
| ИАГ-гранат (гранатит) | 8 |
| Аквамарин | 7,5-8 |
| Берилл | 7,5-8 |
| Ганит | 7,5-8 |
| Пейнит | 7,5-8 |
| Фенакит | 7,5-8 |
| Изумруд | 7,5-8 |
| Альмандин | 7,5-8 |
| Андалузит | 7,5 |
| Эвклаз | 7,5 |
| Гамбергит | 7,5 |
| Уваровит | 7,5 |
| Кордиерит | 7-7,5 |
| Данбурит | 7-7,5 |
| Гроссуляр | 7-7,5 |
| Пироп | 7-7,5 |
| Спессартин | 7-7,5 |
| Ставролит | 7-7,5 |
| Турмалин | 7-7,5 |
| Аметист | 7 |
| Авантюрин | 7 |
| Горный хрусталь | 7 |
| Цитрин | 7 |
| Дюмортьерит | 7 |
| Дымчатый кварц (раухтопаз) | 7 |
| Розовый кварц | 7 |
| Тигровый глаз | 7 |
| Циркон | 6,5-7,5 |
| Агат | 6,5-7 |
| Аксинит | 6,5-7 |
| Халцедон | 6,5-7 |
| Хлоромеланит. | 6,5-7 |
| Хризопраз | 6,5-7 |
| Демантоид | 6,5-7 |
| Окаменелое дерево | 6,5-7 |
| Жадеит | 6,5-7 |
| Яшма | 6-7 |
| Корнерупин | 6,5-7 |
| Перидот (хризолит) | 6,5-7 |
| Танзанит | 6,5-7 |
| Галлиант | 6,5 |
| Перистерит | 6,5 |
| Соссюрит | 6,5 |
| Сингалит | 6,5 |
| Смарагдит | 6,5 |
| Везувиан | 6,5 |
| Силлиманит | 6-7,5 |
| Касситерит | 6-7 |
| Эпидот | 6-7 |
| Гидденит | 6-7 |
| Кунцит | 6-7 |
| Амазонит | 6-6,5 |
| Авантюриновый полевой шпат | 6-6,5 |
| Бенитоит | 6-6,5 |
| Эканит | 6-6,5 |
| Фабулит | 6-6,5 |
| Лабрадор | 6-6,5 |
| Лунный камень | 6-6,5 |
| Нефрит | 6-6,5 |
| Ортоклаз | 6-6,5 |
| Петалит | 6-6,5 |
| Пренит | 6-6,5 |
| Пирит | 6-6,5 |
| Рутил | 6-6,5 |
| Амблигонит | 6 |
| Битовнит | 6 |
| Санидин | 6 |
| Тугтупит | 6 |
| Гематит | 5,5-6,5 |
| Опал | 5,5-6,5 |
| Родонит | 5,5-6,5 |
| Тремолит | 5,5-6,5 |
| Актинолит | 5,5-6 |
| Анатаз | 5,5-6 |
| Бериллонит | 5,5-6 |
| Элеолит | 5,5-6 |
| Гаюин | 5,5-6 |
| Периклаз | 5,5-6 |
| Псиломелан | 5,5-6 |
| Содалит | 5,5-6 |
| Бразилианит | 5,5 |
| Хромит | 5,5 |
| Энстатит | 5,5 |
| Лейцит | 5,5 |
| Молдавит | 5,5 |
| Натролит | 5,5 |
| Виллемит | 5,5 |
| Скаполит | 5-6,5 |
| Канкринит | 5-6 |
| Диопсид | 5-6 |
| Гиперстен | 5-6 |
| Ильменит | 5-6 |
| Лазурит | 5-6 |
| Лазулит | 5-6 |
| Танталит | 5-6 |
| Бирюза | 5-6 |
| Датолит | 5-5,5 |
| Обсидиан | 5-5,5 |
| Томсонит | 5-5,5 |
| Титанит | 5-5,5 |
| Апатит | 5 |
| Аугелит | 5 |
| Диоптаз | 5 |
| Гемиморфит | 5 |
| Смитсонит | 5 |
| Страз | 5 |
| Вардит | 5 |
| Кианит | 4,5 и 7 |
| Апофиллит | 4,5-5 |
| Шеелит | 4,5-5 |
| Цинкит | 4,5-5 |
| Колеманит | 4,5 |
| Варисцит | 4-5 |
| Пурпурит | 4,5 |
| Баритокальцит | 4 |
| Флюорит | 4-4,5 |
| Магнезит | 4 |
| Родохрозит | 4 |
| Доломит | 3,5-4,5 |
| Сидерит | 3.5-4 |
| Арагонит | 3,5-4,5 |
| Азурит | 3,5-4 |
| Куприт | 3,5-4 |
| Халькопирит | 3,5-4 |
| Малахит | 3,5-4 |
| Сфалерит | 3,5-4 |
| Церуссит | 3,5 |
| Говлит | 3,5 |
| Витерит | 3,5 |
| Кораллы | 3-4 |
| Жемчуг | 3-4 |
| Ангидрит | 3-3,5 |
| Барит | 3 |
| Кальцит | 3 |
| Курнаковит | 3 |
| Вульфенит | 3 |
| Гагат | 2,5-4 |
| Крокоит | 2,5-3 |
| Гарниерит | 2,5-3 |
| Гейлюссит | 2,5 |
| Прустит | 2,5 |
| Серпентин | 2,5 |
| Хризоколла | 2-2,5 |
| Слоновая кость | 2-4 |
| Янтарь | 2-3 |
| Морская пенка (сепиолит) | 2-2,5 |
| Алебастр | 2-2,5 |
| Улексит | 2 |
| Вивианит | 1,5-3 |
| Стихтит | 1,5-2,5 |
| Сера | 1,5-2 |
Форму поверхности фрагментов, на которые распадается минерал при ударе, называют изломом. Он бывает раковистым (похожим на отпечаток раковины), неровным, занозистым, волокнистым, ступенчатым, ровным, землистым и пр. Иногда излом может служить диагностическим признаком, позволяющим различать сходные по внешнему облику минералы. Раковистый излом типичен, например, для всех разновидностей кварца и для имитаций драгоценных камней из стекла.
Шкала Мооса - 10-балльная шкала, созданная Карлом Фридрихом Моосом в 1812 году, которая позволяет сравнивать твердость минералов. Шкала дает качественную, а не количественную оценку твердости того или иного камня.
История создания
Для создания шкалы Моос использовал 10 эталонных минералов - тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, красный корунд и алмаз. Минералы он разместил в порядке возрастания их твердости, приняв в качестве отправной точки то, что более твердый минерал царапает более мягкий. Кальцит, например, царапает гипс, а на кальците царапины оставляет флюорит, и все эти минералы заставляют крошиться тальк. Так минералы получили соответствующие значения твердости в шкале Мооса: мел -1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4. Дальнейшие исследования показали, что минералы, твердость которых ниже 6, царапаются стеклом, те, твердость которых выше 6 - царапают стекло. Твердость стекла по данной шкале составляет приблизительно 6,5.
Камни, твердость которых больше 6, обрабатываются алмазом.
Шкала Мооса предназначена лишь для грубой оценки твердости минералов. Более точный показатель - абсолютная твердость.
Расположение минералов в шкале Мооса
Минералы в шкале расположены в порядке твердости. Самый мягкий имеет твердость 1, царапается ногтем, например, тальк (мел). Далее идут несколько более твердые минералы - улексит, янтарь, мусковит. Их твердость по шкале Мооса невелика - 2. Такие мягкие минералы не шлифуются, что ограничивает их применение в ювелирном деле. Красивые камни с невысокой твердостью относятся к поделочным, и стоят обычно недорого. Из них часто изготавливают сувениры.
Минералы с твердостью от 3 до 5 легко царапаются ножом. Гагат, родохрозит, малахит, родонит, бирюза, нефрит часто шлифуются кабошоном, хорошо полируются (обычно с применением оксида цинка). Эти минералы не устойчивы к воздействию воды.
Твердые ювелирные минералы, алмазы, рубины, изумруды, сапфиры, топазы и гранаты, обрабатывают в зависимости от прозрачности, окраски, наличия примесей. Звездчатые рубины или сапфиры, например, гранят кабошонами, чтобы подчеркнуть необычность камня, прозрачные разновидности гранят овалами, кругами или каплями, наподобие бриллиантов.
Ювелирные камни
Все минералы, твердость которых по шкале меньше 7, считаются мягкими, тех, что выше 7 - твердыми. Твердые минералы поддаются обработке алмазами, многообразие возможных огранок, прозрачность и редкость делают их идеальными для использования в ювелирном деле.
Твердость алмаза по шкале Мооса составляет 10. Алмазы гранятся таким образом, чтобы при обработке потеря в массе камня была минимальной. Обработанный алмаз и называют бриллиантом. Благодаря своей высокой твердости и устойчивости к высоким температурам, бриллианты практически вечны.
Твердость рубина и сапфира несколько ниже твердости алмаза и составляет 9 по шкале Мооса. Ценность этих камней, а также изумрудов, зависит от окраски, прозрачности и количества дефектов - чем прозрачнее камень, интенсивнее цвет и чем меньше в нем трещин, тем выше цена.
Полудрагоценные камни
Несколько ниже алмаза и корунда ценятся топазы и гранаты. Их твердость по шкале Мооса составляет 7-8 баллов. Эти камни хорошо поддаются обработке алмазом. Цена напрямую зависит от цвета. Чем насыщеннее цвет топаза или граната, тем дороже будет стоить изделие с ним. Наиболее высоко ценятся чрезвычайно редкие желтые топазы и фиолетовые гранаты (маджориты). Последний камень настолько редок, что цена его может быть выше, чем чистого бриллианта.
Цветные турмалины: розовый (рубеллит), синий (индиголит), зеленый (верделит), также относят к полудрагоценным камням. Прозрачные турмалины высокого качества встречаются в природе очень редко, потому и стоят иногда гораздо дороже пиропов и а за арбузными (розово-зелеными) камнями коллекционеры не устают охотиться. Твердость камней по шкале Мооса довольно высока и составляет 7-7,5 баллов. Эти камни хорошо поддаются шлифовке, не меняют цвет, а найти ювелирное изделие с ярким прозрачным турмалином - настоящая удача.
Черная разновидность турмалина (шерл) относится к поделочным камням. Шерл твердый, но вместе с тем хрупкий камень, который может легко разрушиться при обработке. Именно по этой причине черные турмалины чаще всего продают необработанными. Шерл считается сильнейшим защитным талисманом.
Промышленное применение
Минералы и горные породы с высокой твердостью находят широкое применение в промышленности. Например, твердость гранита по шкале Мооса - от 5 до 7, в зависимости от количества в нем слюды. Эта твердая горная порода широко используется в строительстве в качестве материала для отделки.
Бесцветные сапфиры или лейкосапфиры, несмотря на высокую твердость и относительную редкость, не пользуются спросом у ювелиров, зато широко применяются в лазерных и других оптических установках.
Практическое применение шкалы
Несмотря на то что шкала твердости Мооса дает только качественную, а не количественную оценку, она широко используется в геологии. С помощью шкалы Мооса геологи и минералоги могут приблизительно идентифицировать неизвестную породу в зависимости от ее подверженности царапанью ножом или стеклом. Почти во всех справочных источниках указывается твердость минералов именно по шкале Мооса, а не их абсолютная твердость.
В ювелирном деле шкала Мооса также широко применяется. От твердости камня зависит способ его обработки, возможные варианты шлифовок и необходимые для этого инструменты.
Другие шкалы твердости
Шкала Мооса - не единственная шкала твердости. Существует несколько других шкал, созданных на основе способности минералов и других материалов сопротивляться деформации. Самая известная из них - шкала Роквелла. прост - он основан на измерении глубины проникновения идентора вглубь исследуемого материала. В качестве идентора обычно используется алмазный наконечник. Стоит заметить, что минералы редко подвергаются исследованию по методе Роквелла, обычно он применяется для металлов и сплавов.
Похожим образом строится шкалы твердости Шора. Метод Шора позволяет определять твердость как металлов, так и более эластичных материалов (каучука, пластмассы).
В этой статье:
Шкала Мооса - это минералогическая шкала твердости камней. Определение по этой шкале происходит с помощью царапанья. Большинство минералов получило свою оценку по этой классификации. Ученые отобрали десять представителей камней, по которым и идет сравнение твердости.
Такая шкала была изобретена в 1811 году, но, несмотря на возраст, ею пользуются и до сих пор. Названа она в честь ученого Фридриха Мооса, который и предложил такой метод классификации. Располагаются минералы в порядке возрастания показателя твердости в шкале.
Согласно шкале, камни располагаются так:
- Тальк (графит).
- Гипс (хлорид, галит).
- Кальцит (золото, серебро).
- Флюорит (доломит, сфалерит).
- Апатит (гематит, лазурит).
- Ортоклаз (опал).
- Кварц (гранат, турмалин).
- Топаз (берилл).
- Корунд.
- Алмаз.
При этом камни с индексом ниже 7 считаются мягкими, выше 7 - твердыми экземплярами. Интересно также то, что самый мягкий камень - графит, самый твердый - алмаз являются аллотропными модификациями карбона. Твердость по Моосу большинства минералов составляет от 2 до 6. Иногда показатель записывают так - 9h. «Н» означает твердость (hardness), а сама цифра указывает на принадлежность вещества к корундам. Кстати, такой показатель чаще всего встречается на защищенном стекле, которое не царапается ножом и используется для изготовления экранов.
Шкала Мооса
Твердость, как характеристика минерала
Если говорить о таком свойстве, как твердость минералов, то стоит сказать, что это сопротивление вещества, которое оказывает его поверхность при попытке царапания камнем или другим предметом. Показатель напрямую зависит от кристаллической решетки и строения атомов в камне. Но также следует знать, что такая характеристика, как твердость, может быть непостоянной и зависеть от таких факторов, как:
- Направление камня. Ярким примером является кианит. В одном случае его твердость определяется как 5, и он царапается ножом, а в другом, как 7, и нож следов не оставляет.
- Агрегатное состояние камня. Например, скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые виды веществ имеют ложные малые твердости. Так, гематит в кристаллах шкалы твердости Мооса оценивают на 6 баллов, а в виде красной охры показатель падает ниже четверки.
- Месторождения камня. Сапфиры, добытые в Цейлоне тверже, чем рубины, а кашмирские сапфиры - мягче. Это объясняется естественными процессами во время образования камня. И даже алмазы с Калимантана и Уэльса тверже, чем экземпляры с ЮАР.
Определение твердости осуществляется путем поиска эталонного материала, который он способен поцарапать. Или же подбираются камни, которые могут поцарапать его. Сама шкала основана на сравнении, поэтому с ее помощью производится грубая сравнительная оценка минерала. Шкала Мооса работает по системе мягче-тверже и называется относительной.
С ее помощью можно определить и промежуточные значения твердости - в таком случае показатель записывается дробью. Например, число 8, под которым находится хризоберилл в классификации, означает, что камень царапает топаз так же, как сам царапается корундом. А вот гранат тверже, чем кварц, но мягче берилла и поэтому получил значение 7.
Чем больше обнаруживают новых камней, тем больше расширяется классификация и появляются промежуточные значения. Но костяк таблицы Мооса остается тем же. А еще до сих пор работает правило: чем тверже камень, тем он стоит дороже.
Твердость необходима для того, чтоб знать насколько сложная обработка камня. Она влияет на процессы огранки, полировки. По твердости камни используют в промышленности в качестве абразивов, как, например, алмазы. Но одной шкалы для определения твердости недостаточно. Существуют и другие способы, которые являются более точными, хотя шкала Мооса так и остается оплотом ювелирного дела.
Существует классификация, которая основана на применении подручных средств, например, ногтя, карандаша, соли поваренной, гвоздя, напильника, ножа, железа. Чтоб запомнить правила этой методики, следует знать, что ноготь оставляет царапины на гипсе и более мягких веществах. Так появилась линейная твердость, а камни стали распределять на такие группы:
- твердые;
- мягкие;
- средней мягкости.
По классификации линейной твердости определяют минералы так:
- тальк - 1 - поддается царапинам ногтем;
- гипс - 3 - возможно поцарапать ногтем;
- кальцит - 9 - можно поцарапать медной монетой;
- флюорит - 21 - легко поддается царапинам ножом;
- апатит - 48 - трудно поцарапать ножом;
- ортоклаз - 72 - повреждается с помощью напильника;
- кварц - 100 - может поцарапать стекло;
- топаз - 200 - способен поцарапать кварц;
- корунд - 400 - царапает топаз;
- алмаз - 1600 - невозможно ничем поцарапать, абсолютная твердость минерала.
Проверка камня с помощью шкалы
Для удобства испытания минералов на твердость применяют так называемые эталонные острия, в которых кусочки материала с известной твердостью вставлены в небольшие держатели.
А еще с помощью твердости можно проверить подлинность камня. Отличия можно определить с помощью напильника, надфиля. Эта процедура выполняется мастером, поскольку в неумелых руках можно повредить изделие. Используется такая методика при проверке алмазов или бриллиантов, когда ювелир пытается поцарапать камень другими веществами. Если алмаз настоящий, то следов на нем не останется. А вот подделки сразу поцарапаются.
Иногда, наоборот, производится проверка алмаза с помощью других камней, которые выступают в качестве царапальной поверхности. Если камень является натуральным, то царапина после него будет более глубокая, чем при царапании другими камнями. Эти методики сейчас утратили популярность, поскольку они портят внешний вид камня, и делать это нужно осторожно. Сейчас проверка проходит с помощью рефрактора, который подсчитывает коэффициент преломления лучей.
А до изобретения рефрактометра ювелиры пользовались только шкалой Мооса. При этом они вытаскивали драгоценность из оправы, чтоб в дальнейшем поцарапать камень в том месте, в котором не будет видно следов. При этом пользовались эталонными остриями с известными веществами, закрепленными в держатели.
Шкала Мооса хоть и не является абсолютной, все равно популярна и узнаваема среди ювелиров сегодня. Это потому что она понятна не только мастерам, но и их клиентам, легка для запоминания и удобно классифицирует минералы по важному признаку. С ее помощью можно определить, как будет вести себя минерал и насколько бережно нужно с ним обращаться.
