blog

Skala Mohsa

twardość minerałów

Podczas warsztatów geologicznych w nieczynnym kamieniołomie w Lubiechowej bardzo często, na pytanie
“co to jest?”, odpowiadam: “poczekaj, sprawdzę twardość” i rysuję kawałkiem minerału o swój młotek. Później odpowiadam zwykle, że to kalcyt lub kwarc. Wykorzystuję do tego w pewnym sensie skalę Mohsa.

Co to jest twardość?

Jedną z najważniejszych cech fizycznych minerałów jest twardość. Ustalenie twardości kryształu, który chcemy rozpoznać jest kluczowe by poprawnie zidentyfikować okaz. Pozostaje jednak ważne pytanie. Jak rozumieć pojęcie twardości? Twardość to odporność minerału na zarysowanie lub ścieranie różnymi substancjami. Pozostaje jeszcze jedno ważne pytanie. Jak badać twardość minerałów? 

Skala Mohsa

W 1812 roku niemiecki fizyk i chemik Friedrich Mohs (1773-1839) stworzył skalę, obejmującą 10 wzorcowych minerałów o różnej twardości i uszeregował je od najmniej twardego (1) to najtwardszego (10). 
Są to kolejno:

1. talk Mg3Si4O10(OH)2
2.gips CaSO4·2H2O
3. kalcyt CaCO3
4.fluoryt CaF2
5. apatyt Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)
6. ortoklaz KAlSi3O8
7. kwarc SiO2
8. topaz Al2SiO4(OH-,F-)2
9. korund Al2O3
10. diament  C

Kolejne minerały skali Mohsa rysują wszystkie poprzednie np. Ortoklazem (twardość 6) jesteśmy w stanie zarysować powierzchnię minerałów o twardości od 1 do 6. Minerały o tej samej twardości rysują się wzajemnie. 

skala twardości Mohsa
Skala Mohsa

W praktyce, do określania przybliżonej twardości minerałów w skali Mohsa wcale nie potrzebujemy 10 wzorcowych minerałów. Wystarczy wiedza, że minerały o niskich twardościach (1 i 2) łatwo dają się zarysować paznokciem. Minerały do twardości 3 dają się zarysować miedzianym drutem, natomiast te o twardości 4 -5 zarysuje stalowe ostrze. 

Minerały o twardości 6 zwykle nie dają się już zarysować  stalowym ostrzem ale można je zarysować szkłem. Minerały o twardości 7-8 rysują szkło, natomiast te o twardościach 9-10 przecinają szkło. Dzięki temu jesteśmy w stanie orientacyjnie określić twardość interesującego nas okazu. 

Twardość stali i szkła może się wahać w pewnym przedziale, dlatego kompletując swój zestaw do określania twardości minerałów idealnie jest przetestować twardość ostrza czy szklanej płytki z użyciem zestawu minerałów wchodzacych w skład skali Mohsa.

Kilka wskazówek

  • Należy pamiętać, że twardość oznaczamy na „świeżych” – niezwietrzałych powierzchniach!
  • Badanie twardości bardzo małych okazów lub skupień zbitych/ ziemistych może dawać zaniżone wyniki.
  • Badanie twardości należy przeprowadzać z wyczuciem, żeby nie pokruszyć badanego minerału.
  • Jeśli na badanej powierzchni pojawi się rysa, należy przetrzeć ją palcem by sprawdzić czy zarysowaniu uległ badany minerał czy przedmiot, którym probowaliśmy go zarysowac.
  • Istnieją minerały, w których twardość jest cechą kierunkową i ma różne wartości w zależności od kierunku w którym rysujemy kryształ (np. dysten).

Inne skale twardości

Do badania twardości różnych substancji (nie tylko minerałów) wykorzystuje się wiele różnych metod, z których skala Mohsa jest najprostszą i najstarszą, ale ciągle bardzo użyteczną w warunkach terenowych.

Jedną z bardziej znanych jest skala twardości Vickersa.
Mierzenie twardości tą metodą polega na wgniataniu w badaną powierzchnię czworobocznego foremnego ostrosłupa diamentowego o określonych wymiarach pod odpowiednim obciążeniem i zmierzeniu rozmiarów powstałego kwadratowego odcisku.

Gdy zbadamy twardość minerałów  wchodzących  w skład skali twardości Mohsa metodą Vickersa okaże się, że bezwzględne różnice twardości pomiędzy tymi minerałami nie są równe (liniowe).  To oznacza, że diament jest twardszy od talku 370 razy, a nie 10 jak mogłoby się wydawać. Poniżej minerały ze skali Mohsa i wartość twardości wg. Skali Vickersa.

Minerał Mohs Vickers (kg/mm2)
Talk 1 27
Gips 2 61
Kalcyt 3 157
Fluoryt 4 315
Apatyt 5 535
Ortoklaz 6 817
Kwarc 7 1161
Topaz 8 1567
Korund 9 2035
Diament 10 10000

źródło tabeli: www.geology.com