Твёрдость минералов по шкале Мооса. Твердость веществ. Шкалы и методика

Что такое шкала твердости по Моосу.

Шкала Мооса — система, используемая для ранжирования материалов по их твердости, которая позволяет вести классификацию с помощью чисел от 1 до 10. Ее применяют, чтобы сравнивать прочность драгоценных камней, металлов и некоторых других материалов и оценивать их относительную долгосрочность.

Оценка металла по шкале Мооса берет за основу то, насколько легко образец может быть поцарапан другими металлами. Например, коэффициент твердости золота — 2,5-3, что значительно ниже коэффициента твердости большинства других материалов.

В то время как графит и некоторые виды пластика стоят на одном конце шкалы, имея значение 1, то на другой ее конец ставится алмаз, одно из самых твердых веществ на Земле. Он оценивается в 10 баллов.

Что за шкала, какую информацию содержит

Значение по этой шкале может находиться в пределах от одного до десяти.

Чем больше соответствующее число, тем твёрже такой камень.

Осадочные породы представляют собой затвердевшие отложения выветрившихся, эродированных, отгруженных бывших пород или оболочек живых существ. Эти породы обычно имеют стратификацию. Метаморфические породы сформировались под воздействием высокой температуры и высокого давления в земной коре, например, в гигантских горных формациях. Под направленным давлением минералы выровнены и дают скале полосатый, «потрескавшийся» вид. Примеры: кристаллический шифер, гнейс.

Знание различных минералов, составляющих породы, необходимо для понимания образования горных пород. Как единственная ссылка на определение минералов, мы имеем их физические свойства. Твердость: немецкий минералог Мохс установил 10 важных минералов в масштабе с увеличением твердости царапины. Этот масштаб все еще используется сегодня.

При определении характеристик конкретного материала, его пытаются оцарапать всеми эталонными камнями. Если найдены те соседние камни, один из которых оцарапает образец, а другой – нет, то считается, что его твёрдость находится между характеристиками этих эталонных минералов.

Самый мягкий камень здесь — это тальк, а самым твёрдым является алмаз.

Шкала Мооса — не единственная, в науке и промышленности используются ещё несколько вариантов.

Каждый минерал этой шкалы вырезает предыдущий этап. В поле обычно достаточно определить минералы с медной монетой, куском стекла, карманным ножом и файлом. Разделение и нарушение поведения: способ, которым минерал разбивается одним махом, зависит от его кристаллической структуры. Многие минералы можно разделить на гладкие, плоские, блестящие поверхности. Другие ломаются вдоль изогнутых поверхностей или осколков. Поскольку на большинстве предметов уже есть признаки поломки, нет необходимости наносить им ущерб еще больше.

Плотность: относительная плотность может быть определена путем взвешивания образца сначала в воздухе, затем в воде. Большинство пород и минералов немного больше, чем в два с половиной раза тяжелее воды. Вес части размером с руку можно оценить приблизительно. Руды тяжелее.

Несмотря на то, что эта шкала была предложена достаточно давно, её активно применяют и в наше время.

Одним из её важных достоинств является то, что её использование достаточно просто. Для этого нужно только иметь нужные эталонные образцы.

Важно отметить, что информация, которую мы получаем при таких измерениях далеко не полная. Измерение не даёт никаких абсолютных величин и не может использоваться для определения соотношений по твёрдости.

Цвет линии: в отличие от цвета минерала, цвет порошкообразного минерала является важным определяющим средством. Самый простой способ — протереть один край минерала на куске неглазурованного фарфора. Это оставляет полоску порошкообразного минерала. Блеск: Общие проявления: металлический блеск, глянцевое стекло, жирный, перламутровый, шелковый блеск.

Почва — это верхний слой фундамента, образованный выветриванием и смешанный с продуктами органического разложения растений и животных. Сверху и внутри почва строится мертвыми организмами. Гумус относится к содержанию почвы более или менее разлагаемого животного или растительного материала, смешанного с элементами выветривания материнской породы. Профиль почвы состоит из нескольких слоев, которые были разделены процессами почвообразования.

Мы не можем таким образом сказать, во сколько раз один камень мягче или твёрже другого. Также не можем утверждать об абсолютной величине такой характеристики рассматриваемого материала. Также не будем забывать и о том, что некоторые минералы имеют различную прочность, если проводить царапины в различных направлениях.

Важно отметить также и то, что при отсутствии эталонных материалов, можно воспользоваться обычными предметами , про которые примерно известно, какое место у них по данной шкале. Для примера, приведём обычную монету, твёрдость которой в различных странах может быть различной, но цент в США соответствует примерно трём по этому правилу. А у обычного стекла крепость немного больше пяти.

Почву в Альпах можно спроектировать по-разному. Свободная, рассыпчатая почва темная, легче нагревается, обладает высокой способностью удерживать воду, лучше связывает питательные вещества почвы, уменьшает потерю питательных веществ из-за сильных дождей и повышает скорость воды из более глубоких слоев почвы. Это косвенный источник питательных веществ для растений, даже через разлагающиеся и растворимые минеральные компоненты.

На небольшой выветрившейся скале у снежной линии, в осыпи и осыпи, мы встречаемся на сырых почвах. Эти плотные, нерегулярно орошаемые почвы содержат мало питательных веществ, быстро лизят и едва могут хранить воду. Они служат только местом для специалистов. Сырые почвы являются примитивным состоянием, из которого развиваются разные типы. В зависимости от профиля почвы можно различать различные почвы.

История создания

Немецкий учёный Фридрих Моос создал шкалу твёрдости минералов больше 200 лет назад. В далёком 1811 году он впервые представил свою шкалу, предназначенную для определения минералов путём их царапанья.

Грубый метод оценивания прочности горных пород по сравнению с эталоном оказался чрезвычайно удобным для применения на практике.

Эталоны шкалы

В таблице шкалы Мооса находятся 10 различных горных пород, различающихся друг от друга. Минералы расположены в порядке увеличения их твёрдости, где под первым номером находится наиболее мягкий, а под десятым — самый прочный.

По какой шкале измеряют твёрдость минералов сейчас:

1. Тальк. Один из наиболее мягких минералов, который легко поцарапать человеческим ногтем. С ним можно сравнить также графит.
2. Гипс. Превосходит тальк приблизительно в два раза, но и он тоже поддаётся воздействию человеческого ногтя. Похожими качествами обладают кристаллы поваренной соли, янтарь, слюда и подобные ей хлориты.
3. Кальцит. В три раза превосходит по твёрдости предыдущие минералы. Царапается медной монеткой или перочинным ножом. Близкими параметрами обладают благородные металлы — золото и серебро, а также гагат, биотит.
4. 
   Флюорит. Он же плавиковый шпат. На нём остаётся след от ножа или оконного стекла. Доломит, малахит и сфалерит обладают похожей твёрдостью.
5. Апатит. Минерал, востребованный ювелирной промышленностью. Его с трудом можно поцарапать ножом. Оконное стекло способно оставить на нём малозаметный след. Гематит, лазурит, бирюза и обсидиан по своей твёрдости почти аналогичны апатиту.
6. Ортоклаз. Он же полевой шпат, его твёрдость превосходит предшественника по таблице Мооса почти вдвое. Его можно поцарапать напильником, изготовленным из твёрдых сплавов. Опал, рутил, лунный камень имеют сходную прочность.
7. Кварц. Он же горный хрусталь или кристаллический кварц. Царапает стекло. Поддаётся обработке при помощи алмаза или корунда. Гранат и турмалин обладают похожими характеристиками.
8. Топаз. Царапает стекло. Обрабатывается с применением алмаза. Шпинель, аквамарин, изумруд, агат, аметист, гранат, турмалин имеют аналогичную твёрдость.
9. Корунд. Превосходит топаз по твёрдости в четыре раза. При его обработке используются алмазы. Царапает стекло. Карбид вольфрама, сапфир и рубин — это разновидности корунда, обладающие сходной прочностью.
10. Алмаз. По своей твёрдости приближается к теоретически возможной для объектов, имеющих материальную структуру, превосходя корунд в четыре раза. Режет стекло. К алмазу приближаются материалы, созданные на основе нитрида бора — эльбор, боразон и другие.

Как пользоваться таблицей

Твёрдость материала по шкале Мооса определяется путём сравнения с эталоном из таблицы. Если исследуемый образец царапает апатит, находящийся на пятом месте в таблице, но не оставляет следов на ортоклазе, занимающем шестое место, то его твёрдость лежит в промежутке между 5 и 6.

Необходимо учесть при проведении измерений и некоторые их особенности:

1. Если подбираются эталоны из шкалы Мооса себе самостоятельно, то стоит обратить внимание на то, что одни и те же минералы, но из разных частей света часто различаются по своим характеристикам. Алмазы из Австралии более твёрдые, чем добытые в ЮАР, а сапфиры родом из Шри-Ланки превосходят по прочности любой рубин. Сапфиры же из индийского Штата Кашмир — самые «мягкие» и уступают рубинам.
2. Алмазный эталон вполне можно заменить сделанным из эльбора, т. е. нитрида бора.
3. Начинать тестировать любой минерал имеет смысл с царапанья его стеклом. Делается это из-за того, что основное количество природных минералов расположены по шкале Мооса в диапазоне от 2 до 6, а твёрдость стекла по шкале Мооса равна 5.
4. Разные плоскости одного и того же кристалла могут иметь различную прочность. Такие особенности характерны для кианита.
5. Проверять драгоценные камни в ювелирных изделиях нужно с особой осторожностью, чтобы не испортить их. Лучше всего это делать со стороны оправы.

До настоящего времени шкала твёрдости Мооса не потеряла своего прикладного значения, невзирая на многочисленные попытки создать что-то более удобное и надёжное.

К успешным попыткам можно отнести создание так называемой шкалы Роквелла, фиксирующей глубину проникновения в исследуемый образец специального наконечника под определённым давлением. Этот метод, дающий не относительные, а абсолютные величины, используется при лабораторных исследованиях материалов.

Способы измерения твёрдости

Степень крепости материала оценивают посредством вдавливания в него более прочного предмета, а также шлифования и царапания его поверхности. Выбор, по какой шкале измерять твёрдость минералов, большой. Кроме оставления борозды эталонными кристаллами Мооса существует 6 основных методов измерения:

1. Шкала Роквелла – фиксируется глубина проникновения идентора с алмазным наконечником в материал. Применяется в отношении металлов и сплавов.
2. Твёрдость по Шору определяют так же. Дополнительно метод позволяет исследовать крепкость пластмассы и эластичных предметов.
3. Шкала Кнупа работает по принципу вдавливания. Оценка результата производится в единицах Кнупа: алмаз – 8500, корунд – 2000.
4. Твёрдость горной породы по методу Шрейнера количественно определяется отношением нагрузки на пуансон к площади штампа. Сопровождается измерение вычерчиванием диаграммы деформации.
5. Шкала Розиваля построена по примеру таблицы Мооса: показатели для ряда минералов получены с помощью прибора твердомера по результатам шлифования образцов. Трудоёмкость метода не позволила ему вытеснить классику.
6. Пирамида Виккерса, армированная алмазами, статически вдавливается в предмет испытаний, а результат смотрят по площади отпечатка через микроскоп. Приборы называются твердомерами (например, ПМТ-3).

Все точные методы нахождения крепкости уступают быстрому табличному способу определения по сравниванию прочностных свойств минералов. Не всегда необходимо видеть разрушающую нагрузку, в большинстве случаев достаточно знать, какой камень является более твёрдым.

Иногда для определения твердости приходится пользоваться средствами, которые есть под рукой, хотя в некоторых случаях они бывают недостаточно точны (карандаш -1, соль поваренная — 2, ноготь — 2.5, медная монета — 3, железный гвоздь — 4, стекло — 5, стальной нож — 6, напильник — 7). При определении твердости всегда следует испытывать свежую поверхность минерала.

Для практических целей хорошо запомнить:

• ноготь оставляет царапину на гипсе и более мягких веществах;
• обычное оконное стекло немного мягче полевого шпата;
• стальное лезвие ножа немного тверже полевого шпата, приближаясь по твердости к кварцу, и легко царапает стекло.

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.

Гипс

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.

Насыпные плотности сыпучих и кусковых материалов

МатериалНасыпная плотность, кг/м³МатериалНасыпная плотность, кг/м³

Антрацит	800–950	Песок мелкий влажный	1900–2050
Барит	2900	Песок крупный	1400–1900
Боксит дробленый	1300–1950	Полевой шпат в кусках	2650
Гипс дробленый	450–1600	Полевой шпат в порошке	1200
Гравий	1500–1900	Руда разная	1700–3500
Глина	1800–2000	Соль крупная	780–900
Глина сухая в кусках	1000	Соль мелкая сухая	1000–1300
Зола сухая	400–600	Соль влажная	1200–2200
Зола влажная	700	Стекло битое	1300–1950
Земля сухая	1200	Сера	2000
Земля сырая	1700	Сода	670
Известь негашеная	1700–1800	Сода кальцинированная	500–1100
Известь гашеная в порошке	500	Торф воздушно-сухой	330–410
Известняковый и бутовый камень	1600–2000	Торф влажный	550–650
Кокс газовый	360–470	Уголь древесный твердых пород	190–250
Кокс рудничный	380–530	Уголь древесный мягких пород	130–170
Кварц дробленый	1450–1600	Уголь бурый воздушно-сухой	650–780
Мел	2500	Фосфат	1000–1600
Мергель	1100–1300	Цинковая обманка	2800
Нитрофоска гранулированная	1100–1300	Щебень сухой	1800
Песок мелкий сухой	1400–1650	Щебень сырой	2000

Плотность некоторых твердых материалов

МатериалУдельная плотность, кг/м³МатериалУдельная плотность, кг/м³

Агат	2500–2700	Морская пенка	990–1280
Асбест	2000–2760	Нитрофоска гранулированная	2000–2200
Алмаз	3010–3520	Опал	2200
Базальт	2400–3100	Песчаник	2140–2360
Берил	2690–2700	Парафин	870–910
Воск	960–970	Пробка	220–260
Галена (свинцовый блеск)	7300–7600	Пек	1070
Глина	1800–2600	Порфир	2600–2900
Галька кремневая	2630	Пирит	4950–5100
Гранат	3150–4300	Полевой шпат	2740–2760
Гранит	2640–2760	Плавиковый шпат (флюорит)	3140
Графит	2300–2720	Роговая обманка	3000
Гипс	2690–2780	Стекло обыкновенное	2400–2800
Доломит	2840	Стекло кремниевое	2900–5900
Железняк красный	4900–5300	Слюда	2600–3200
Известь гашеная	1300–1400	Серпантин	2500–2650
Известняк	2680–2760	Сланец	2600–3300
Кремнии плавленый	2070	Торф прессованный	840
Кремний плавленый прозрачный	2210	Тальк	2700–2800
Каменная соль	2180	Топаз	3500–3600
Кость	1700–2000	Уголь дубовый	570
Каучук	920–990	Уголь сосновый	280–260
Киноварь	8120	Уголь каменный (антрацит)	1400–1800
Корунд	3900 – 4000	Фарфор	2300–2500
Кварц	2650	Цинковая руда (каламин)	4100–4500
Магнетит	4900–5200	Целлюлоза	1400
Малахит	3700–4100	Шлак	2000–3900
Мрамор	2600–2840	Эбонит	1150

Химические свойства

По своему составу NaCl относится к группе средних солей. Химический состав поваренной соли выглядит следующим образом:

• Na — 39.34;
• Cl – 60.66.

В чистом виде состав этого вещества полностью соответствует теоретическому. В виде изоморфной примеси поваренная соль содержит Br (до 0,098%). Также в состав галита могут входить: NH3, Не, As, J, Pb и некоторые другие вещества. Атомы в структуре Na и Cl чередуются равномерно в узлах кристаллической кубической решетки.

Размеров кристаллы соли могут достигать значительных. Также для галита характерны скелетные образования — хрупкие, мутно-белы пирамидки-лодочки.

Принципы градации от Мооса

Систему сравнений твёрдости кристаллов изобрёл немецкий геолог Фридрих Моос (другой вариант звучания — Мосс). Она представляет собой десятибалльную шкалу из эталонных минералов, расположенных в порядке возрастания прочности.

При попытке поцарапать одним кристаллом другой выстраивается цепочка от самого мягкого камня (талька) до наикрепчайшего (алмаза). Информирует шкала твердости Мооса только о сравнительной прочности сопоставляемых минералов.

Если испытуемый камень не оставляет следа на кварцевой грани, а эталон не царапает образец, тогда можно утверждать, что крепкость проверяемого кристалла равна 7 по таблице шкалы Мооса.

Контрольный минерал	Номер по определителю	Другие камни той же прочности	Царапающий предмет	Значение твёрдости резца
Тальковый камень	1	Графит	Ноготь	2,5
Гипс (селенит)	2	Галит, слюда, хлорит	~	~
Кальцит (исландский шпат)	3	Биотит, серебро, золото	Медная монета	3,5
Флюорит (плавиковый шпат)	4	Сфалерит, доломит	Нож из железа, оконное стекло	5,5
Апатит	5	Лазурит, гематит	~	~
Ортоклаз (адуляр, полевой шпат)	6	Опал, рутил	Гвоздь из стали	6,5
Кварц (агат, яшма, аметист, горный хрусталь, авантюрин)	7	Турмалин, гранат	Победитовое сверло	8,5
Топаз	8	Аквамарин, изумруд, шпинель	~	~
Корунд (сапфир, рубин)	9	Карбид вольфрама	Алмаз	10
Алмаз	10	Эльбор	―	―

Для удобства использования эталонный минерал закрепляют на конце трубки эпоксидным клеем. Царапают осторожно, стараясь не повредить образец. Таким же образом работают и с подручными предметами. Поскольку твердость стекла по шкале Мооса занимает среднее положение (между значениями 5 и 6), то испытание начинают именно с царапания его поверхности.

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.

Таблица со шкалой сравнения

Сопоставление прочностной характеристики, полученной по различным методикам, с таблицей Мооса полезно в практическом применении камней. Абсолютные значения твёрдости определяют по другим оценкам, сравнение критериев видно в таблице.

Минералы и горные породы	Градация по Моосу	По Шрейнеру, МПа	Крепкость по шкале Кнупа, единиц	Твёрдость шлифования в воде по Розивалю	Прочность по микротвердомеру ПМТ-2, ПМТ-3, кг/мм²
Тальк	1	250―400	12	0,03	2,4
Гипс	2	32	1,25	40
Кальцит, мрамор, ангидрит	3	950―1400	135	4,5	110
Флюорит, доломит	4	2500―3200	160	5	190
Апатит, гранит	5	3000―3700	400	6,5	530
Ортоклаз, базальт	6	3900	500	37	790
Кварц, диабаз	7	6300	1250	120	1120
Топаз	8	1550	175	1430
Корунд	9	1900	1000	2060
Алмаз	10	8300	140000	10060

Причина твёрдости гранита заключается в сложном минеральном составе, где основные компоненты, кварц и слюда, отнесены к разным категориям — 7 и 2. Их количественное соотношение и определяет свойства горной породы.

С помощью шкалы Мооса сравнивают также твёрдость металлов — это удобно, когда подбирается оправа для драгоценного камня.

Наименование	Олово	Золото, серебро	Медь, бронза	Никель	Платина	Палладий	Титан	Вольфрам
Значение по градации	1,5	2,5―3	3	4	4,5	4,7	6	7,5

Из таблицы видно, какие металлы могут поцарапать другие. Это обстоятельство важно учитывать при совместном хранении украшений.

Какова твердость соли по шкале Мооса

В природе хлористый натрий является веществом очень распространенным. Поэтому каменная соль и была, помимо всего прочего, включена в качестве эталона в шкалу Мооса. Находится хлористый натрий в этой схеме на предпоследнем девятом месте. То есть твердость поваренной соли равна двум. Кристаллы хлористого натрия, как известно, отличаются хрупкостью и легко растворяются в воде. Выглядят соляные крупинки достаточно твердыми. Однако впечатление это по-большей мере обманчивое. На самом деле кристаллы соли легко царапаются даже просто ногтем.

Значения прочности драгоценных минералов

Испытание на твёрдость хорошо подходит для того, чтобы отличить редкие красивые кристаллы от их стеклянных или искусственных имитаций. К драгоценным камням относят природные минералы в естественном или обработанном виде — алмазы (бриллианты), сапфиры (синие), рубины, изумруды, александриты.

В особых условиях выращивают синтетические аналоги драгоценных камней. Стоят такие самоцветы значительно дешевле. Недобросовестные производители из искусственных кристаллов или ювелирного стекла необходимого цвета изготавливают украшения, после чего предлагают их по тем же ценам, что и естественные. Известная имитация — фианит. Он очень похож на бриллиант, но его стоимость несопоставима с натуральными камнями. Выявить подделку путём нахождения твёрдости по Моосу несложно:

• когда у сапфира значение указывается 7, то велика вероятность, что сделан кабошон из кварца;
• если в паспорте на бриллиант показатель прочности — 8,5, а должен быть 10, становится понятно, что этот камень не имеет природного происхождения (у фианита показатель именно 8,5).

Иногда в доказательство того, что кристалл натуральный, приводят довод: он царапает стекло. Но надо знать, что ювелирное стекло также оставляет след на обычном. В таблице приведены значения для некоторых камней.

Кристалл	Твёрдость по Моосу	Кристалл	Твёрдость по Моосу
Рубин	9	Агат	6,5―7
Александрит	8,5	Яшма	6―7
Шпинель	8	Амазонит	6―6,5
Топаз	8	Нефрит	6―6,5
Аквамарин	7,5―8	Рутил	6―6,5
Берилл	7,5―8	Родонит	5,5―6,5
Пироп	7,5―8	Обсидиан	5―5,5
Турмалин	7,5―8	Пурпурит	4,5
Циркон	6,5―7,5	Кораллы	3―4

Шкала твёрдости Мооса, несмотря на относительность результатов, остаётся основным инструментом в геологических изысканиях. В полевых условиях каждый переносимый на себе килограмм веса на учёте, а для идентификации неизвестного образца породы достаточно простого ножа и стекла.

Сведения о твёрдости минералов в большинстве справочников приводятся в относительных величинах. Абсолютными значениями интересуется узкий круг специалистов. Другое направление преимущественного использования шкалы Мооса — ювелирное дело. Ориентируясь на показатели твёрдости кристаллов, выбирают способ обработки камня, вариант шлифования и нужные для этого станки и инструменты.

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), арбузный турмалин также относят к полудрагоценным камням. Прозрачные турмалины высокого качества встречаются в природе очень редко, потому и стоят иногда гораздо дороже пиропов и голубых топазов, 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.

Рейтинг минералов по твердости («ступени по Моосу»)

1. Тальк. Это очень распространенное вещество, широко применяемое в промышленности, начиная с производства детской присыпки и заканчивая резиновой промышленностью. Из всех эталонных материалов шкалы Мооса тальк обладает самой низкой прочностью. По степени прочности на одном уровне с тальком находится графит.
2. Гипс. Второй эталон твердости также очень распространен и популярен. Общеизвестно, если порошок гипса разболтать в воде, то при высыхании полученная кашица превращается в достаточно твердый материал. Это свойство гипса широко используется как в медицине, так и в архитектуре. Но не все знают, что белый порошок — это не просто измельченный минерал, а уже прошедший предварительную обработку — нагретый и обожженный. Именно так он приобретает свое полезное свойство — размягчаться, а затем вновь затвердевать. Гипс, как и тальк, можно поцарапать ногтем; но гипс оставляет следы на тальке, значит, в рейтинге твердости стоит уровнем выше. Итак, его ступень — 2.
3. Кальцит — карбонат кальция. Входит в состав мела, известняков. Из кальцита целиком состоит мрамор. А биологи отнесли кальцит к биоминералам, ведь из него состоят раковины и скелеты беспозвоночных. Так вот, по методу определения прочности Мооса кальцит тверже гипса (способен оставить на нем царапину), а сам, в свою очередь, может быть поцарапан монеткой из меди. Примерно такая же твердость по Моосу присуща золоту и серебру.
4. Флюорит. Четвертый эталон шкалы Мооса называют плавиковым шпатом, поскольку что производство плавиковой кислоты — это одно из направлений применения флюорита. Из бесцветных кристаллов флюорита возможно производство линз. Поскольку флюорит легко царапается стеклом, такие линзы не так уж и долговечны. Зато легко обрабатываются. Стало быть, твердость стекла выше твердости флюорита.
5. Апатит. Стеклом все еще царапается, но уже с трудом. Эта незначительная разница и ставит его ступенью выше флюорита.
6. Калиевый полевой шпат. Ювелирной или поделочной ценности не имеет, применяется в качестве сырья для производства электрокерамики и фарфора. В шкале Мооса занимает шестую позицию. Ориентировочно такую же степень прочности ( 5,5 -6,5) имеет опал. Но эталоном его не сделать, поскольку опал имеет много аналогов и разновидностей, степень прочности которых существенно колеблется.
7. Кварц. С точки зрения химии это диоксид кремния. Это — наиболее широко распространенный минерал в земной коре. Кварц способен оставить царапины на стекле, а сам обрабатывается алмазом. Так и попал он на седьмую позицию шкалы Мооса.
8. Топаз. Этим камнем можно поцарапать стекло, и даже кварц.
9. Корунд. Уступает в прочности только алмазу. Обработать корундом можно практически все минералы. К корундам относятся такие драгоценные камни, как рубин и сапфир — яхонты, как называли их на Руси.
10. Алмаз. Вот он — пик шкалы твердости Мооса. В 1600 раз тверже эталона номер один. Никакой из минералов не оставляет отметин на гранях алмаза. Зато сам он способен разрезать стекло.

Как применить шкалу твердости для металлов.

Когда Вы решились на покупку изделия из драгоценного металла, но колеблетесь, украшение из какого материала предпочесть, то поможет именно шкала твердости по Моосу.

Сравнив коэффициенты, Вы определитесь с предварительным выбором и сможете решить, подходит ли Вам это изделие еще и по цене.

Например, платина гораздо более надежна, чем серебро, и в целом, более твердые служат дольше при постоянной носке. Однако платина, также, намного дороже серебра, таким образом, необходимо подумать, готовы ли Вы заплатить дополнительную цену за прочность.

Замечания

Шкала позволяет оценить прочность материала лишь приблизительно и сравнить образцы между собой.

Непостоянная величина

Изобретенная Моосом шкала не учитывает слоистое строение некоторых камней и различия в спайности пород. Поэтому при повреждении разных участков одного и того же минерала показатели твёрдости могут различаться.

Важно! Даже направление царапины может повлиять на конечный результат. Так, обсидиан имеет показатель 5–5,5, он зависит от разного состояния минерала.

На показатель влияют примеси в самоцвете, вариации ориентации кристаллической решётки.

Твердость металлических сплавов.

Шкала Мооса для каждого металла означает твердость в его чистом состоянии, т.е. без любых других материалов, смешанных с ним.

Однако в действительности почти все металлы, используемые в драгоценностях, объединяют с другими для создания более прочного или более дешевого материала.

Например, золото часто смешивается с никелем, цинком, медью и другими металлами для придания ему дополнительной твердости.

Точно так же, когда к вольфраму, имеющему коэффициент твердости 7,5 в чистом виде, добавляют углерод, получившийся карбид вольфрама будет иметь коэффициент уже 8.5-9 по Шкале твердости Мооса.

Интересные факты о шкале Мооса

• Материалы, имеющие индекс ниже 7, считаются мягкими, выше 7 — твердыми.
• В целом подавляющее большинство природных соединений имеют индекс от 2 до 6.
• Минерал графит, стоящий у подножия «лестницы» Мооса, и алмаз, с последней ступени, имеют одинаковый химический состав (оба они состоят из углерода).