Шкала твердости минералов Мооса - Mohs scale of mineral hardness
В Шкала твердости минералов Мооса (/мoʊz/) это качественный порядковая шкала характеризующие устойчивость к царапинам различных минералы благодаря способности более твердого материала царапать более мягкий материал. Создано в 1812 году Германом геолог и минералог Фридрих Моос, это одно из нескольких определений твердость в материаловедение, некоторые из которых являются более количественными.[1] Метод сравнения твердости путем наблюдения за тем, какие минералы могут поцарапать другие, имеет большую древность, о нем упоминал Теофраст в его трактате На камнях, c. 300 г. до н.э., с последующим Плиний Старший в его Naturalis Historia, c. 77 г. н.э..[2][3][4] Хотя шкала Мооса значительно облегчает идентификацию минералов в полевых условиях, она не показывает, насколько хорошо твердые материалы работают в промышленных условиях.[5]
использование
Несмотря на отсутствие точности, шкала Мооса актуальна для полевых геологов, которые используют шкалу для грубой идентификации полезных ископаемых с помощью наборов для рисования. Твердость минералов по шкале Мооса обычно можно найти в справочных листах.
Твердость по Моосу полезна в фрезерование. Он позволяет оценить, какой тип мельницы лучше всего снижает твердость конкретного продукта.[6] Весы используются производителями электроники для проверки устойчивости компонентов плоских дисплеев (например, защитного стекла для ЖК-дисплеи или инкапсуляция для Светодиоды ).
Шкала Мооса использовалась для оценки жесткости экранов смартфонов. Большинство современных дисплеев смартфонов используют Стекло повышенной прочности царапины на уровне 6 с более глубокими канавками на уровне 7 по шкале твердости Мооса.[7]
Минералы
Шкала твердости минерала Мооса основана на способности одного природного образца минерала поцарапать другой минерал визуально. Все образцы вещества, используемые Моосом, представляют собой разные минералы. Минералы - это химически чистые твердые вещества, встречающиеся в природе. Камни состоят из одного или нескольких минералов. На момент разработки весов как наиболее твердое из известных природных веществ, бриллианты находятся в верхней части шкалы. Твердость материала измеряется по шкале путем нахождения самого твердого материала, который данный материал может поцарапать, или самого мягкого материала, который может поцарапать данный материал. Например, если какой-то материал поцарапан апатитом, но не флюоритом, его твердость по шкале Мооса упадет между 4 и 5.[8] «Царапание» материала для шкалы Мооса означает создание неупругих дислокаций, видимых невооруженным глазом. Часто материалы с более низким значением по шкале Мооса могут создавать микроскопические неупругие дислокации на материалах с более высоким числом Мооса. Хотя эти микроскопические дислокации являются постоянными и иногда наносят ущерб структурной целостности более твердого материала, они не считаются «царапинами» при определении числа по шкале Мооса.[9]
Шкала Мооса - это чисто порядковая шкала. Например, корунд (9) вдвое сложнее, чем топаз (8), но алмаз (10) в четыре раза тверже корунда. В таблице ниже показано сравнение с абсолютная твердость измеряется склерометр, с наглядными примерами.[10][11]
| Твердость по Моосу | Минеральная | Химическая формула | Абсолютная твердость[12] | Изображение |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Тальк | Mg3Si4О10(ОЙ)2 | 1 |  |
| 2 | Гипс | CaSO4· 2H2О | 2 |  |
| 3 | Кальцит | CaCO3 | 14 |  |
| 4 | Флюорит | CaF2 | 21 |  |
| 5 | Апатит | Ca5(PO4)3(ОЙ−, Cl−, F−) | 48 |  |
| 6 | Ортоклаз полевой шпат | КАЛСИ3О8 | 72 |  |
| 7 | Кварцевый | SiO2 | 100 |  |
| 8 | Топаз | Al2SiO4(ОЙ−, F−)2 | 200 |  |
| 9 | Корунд | Al2О3 | 400 |  |
| 10 | Алмаз | C | 1500 |  |
По шкале Мооса штриховая пластина (неглазурованный фарфор ) имеет твердость примерно 7,0. Использование этих обычных материалов известной твердости может быть простым способом приблизительно определить положение минерала на шкале.[1]
Средняя твердость
В таблице ниже указаны дополнительные вещества, которые могут находиться между уровнями:[13]
Сравнение со шкалой Виккерса
Сравнение твердости по Моосу и Твердость по Виккерсу:[20]
| Минеральная имя | Твердость (по шкале Мооса) | Твердость (по Виккерсу) (кг / мм2) |
|---|---|---|
| Графитовый | 1–2 | VHN10 = 7–11 |
| Банка | 1.5 | VHN10 = 7–9 |
| Висмут | 2–2.5 | VHN100 = 16–18 |
| Золото | 2.5 | VHN10 = 30–34 |
| Серебро | 2.5 | VHN100 = 61–65 |
| Халькоцит | 2.5–3 | VHN100 = 84–87 |
| Медь | 2.5–3 | VHN100 = 77–99 |
| Галенит | 2.5 | VHN100 = 79–104 |
| Сфалерит | 3.5–4 | VHN100 = 208–224 |
| Хизлвудит | 4 | VHN100 = 230–254 |
| Карроллит | 4.5–5.5 | VHN100 = 507–586 |
| Гетит | 5–5.5 | VHN100 = 667 |
| Гематит | 5–6 | VHN100 = 1,000–1,100 |
| Хромит | 5.5 | VHN100 = 1,278–1,456 |
| Анатас | 5.5–6 | VHN100 = 616–698 |
| Рутил | 6–6.5 | VHN100 = 894–974 |
| Пирит | 6–6.5 | VHN100 = 1,505–1,520 |
| Bowieite | 7 | VHN100 = 858–1,288 |
| Евклаз | 7.5 | VHN100 = 1,310 |
| Хром | 8.5 | VHN100 = 1,875–2,000 |
Смотрите также
Примечания
Рекомендации
- ^ а б «Твердость по Моосу» в Энциклопедия Britannica Online
- ^ Теофраст на камнях. Farlang.com. Проверено 10 декабря 2011.
- ^ Плиний Старший. Naturalis Historia. Книга 37. Гл. 15. Адамас: шесть его разновидностей. Два средства.
- ^ Плиний Старший. Naturalis Historia. Книга 37. Гл. 76. Методы проверки драгоценных камней.
- ^ Твердость В архиве 2014-02-14 в Wayback Machine. Ресурсный центр по неразрушающему контролю
- ^ «Уменьшение размера, измельчение - измельчение и помол». PowderProcess.net. Получено 27 октября 2017.
- ^ https://www.youtube.com/watch?v=7jD5Gkh4K34&feature=youtu.be&t=101
- ^ Американская федерация минералогических обществ. «Шкала твердости минералов Мооса». amfed.org
- ^ Джилс, Кей. «Истинная микроструктура материалов», с. 5–13 в Материалографическая подготовка от Сорби до наших дней. Struers A / S, Копенгаген, Дания - архивировано 7 марта 2016 г.
- ^ Галерея минералов Amethyst Galleries ' Что важно в твердости?. galleries.com
- ^ Минеральная твердость и шкала твердости В архиве 2008-10-17 на Wayback Machine. Внутренняя лапидарная дорога
- ^ Мукерджи, Свапна (2012). Прикладная минералогия: применение в промышленности и окружающей среде. Springer Science & Business Media. п. 373. ISBN 978-94-007-1162-4.
- ^ Самсонов Г.В. / Под ред. (1968). «Механические свойства элементов». Справочник физико-химических свойств элементов. Нью-Йорк: Пленум МФИ. п. 432. Дои:10.1007/978-1-4684-6066-7. ISBN 978-1-4684-6068-1.
- ^ «Лед - это минерал» В архиве 2015-10-30 на Wayback Machine в Изучение льда в Солнечной системе. messenger-education.org
- ^ Бергер, Лев I. (1996). Полупроводниковые материалы (Первое изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п.126. ISBN 978-0849389122.
- ^ «Шкала твердости Мооса: испытание устойчивости к царапинам». geology.com.
- ^ а б «Таблицы твердости материалов, Ted Pella, Inc.». www.tedpella.com. Получено 2019-05-09.
- ^ а б «Таблица твердости» (PDF). Получено 2019-05-09.
- ^ Левин, Джонатан Б .; Толберт, Сара Х .; Канер, Ричард Б. (2009). «Достижения в поисках сверхтвердых сверхнесжимаемых боридов металлов» (PDF). Современные функциональные материалы. 19 (22): 3526–3527. Дои:10.1002 / adfm.200901257. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-04. Получено 2015-12-08.
- ^ Ральф, Джолион. "Добро пожаловать на mindat.org". mindat.org. Гудзоновский институт минералогии. Получено 16 апреля, 2017.
дальнейшее чтение
- Кордуа, Уильям С. «Твердость минералов и горных пород». Lapidary Digest, c. 1990 г.