Тврдоћа по Мосовој скали

Мосова скала тврдоће је скала од 10 степени којом се одређује релативна тврдина минерала. Измислио ју је немачки минералог Фридрих Мос 1812. године. Тврдина појединачних минерала у овој скали није сложена пропорцијално. Ова скала је једна од оријентационих скала, а класификација се заснива на томе да ако испитивани минерал може да огребе површину узорка, биће класификован његовом тврдоћом.

Open wooden box with ten compartments, each containing a numbered mineral specimen.
Комплет за тврдоћу по Мосу, који садржи по један узорак сваког минерала на скали тврдоће од десет тачака

У овој скали минерали су поређани од најмекшег до најтврђег. Пример испитивања релативне тврдине минерала: Ако минерал који се испитује може да огребе површину кварца а и кварц може њега онда ће имати кварцову тврдину, односно, тврдину 7 по Мосовој скали. Уколико минерал који испитујемо може да огребе кварц, а овај не може испитивани минерал онда ће његова тврдоћа бити већа од 7, а уколико исти минерал не може да огребе топаз (топаз има тврдину 8 по Мосовој скали) усваја се да је тврдоћа овог минерала по Мосовој скали 7,5.

Ову скалу је 1822. увео немачки геолог и минералог Фридрих Мос, у свом Трактату о минералогији;;[1][2] то је једна од неколико дефиниција тврдоће у науци о материјалима, од којих су неке више квантитативне.[3]

Метод поређења тврдоће посматрањем који минерали могу огребати друге је древног порекла, а помиње га Теофраст у својој расправи О камењу, око  300 пне, а затим Плиније старији у својој Naturalis Historia, око 77. године.[4][5][6] Мосова скала је корисна за идентификацију минерала на терену, али није тачан показатељ колико добро су материјали издржљиви у индустријском окружењу – жилавост.[7]

УпотребаУреди

Упркос недостатку прецизности, Мосова скала је релевантна за теренске геологе, који користе скалу да грубо идентификују минерале помоћу комплета за огреботине. Тврдоћа минерала по Мосовој скали се обично може наћи у референтним листовима.

Мосова тврдоћа је корисна при млевењу. Она омогућава процену врсте млина ће најбоље редуковати дати производ чија је тврдоћа позната.[8] Скала се користи код произвођача електронике за тестирање отпорности компоненти екрана са равним екраном (као што је покровно стакло за LCD или инкапсулација за OLED), као и за процену тврдоће екрана осетљивих на додир у потрошачкој електроници.[9]

МинералиУреди

Мосова скала тврдоће минерала заснива се на способности једног природног узорка минерала да видљиво загребе други минерал. Узорци материје који се користе по Мосу су сви различити минерали. Минерали су хемијски чисте чврсте материје које се налазе у природи. Стене се састоје од једног или више минерала. Као најтежа позната природна супстанца када је скала дизајнирана, дијаманти су на врху скале. Тврдоћа материјала се мери у односу на скалу проналажењем најтврђег материјала који дати материјал може да загребе, или најмекшег материјала који може да изгребе дати материјал. На пример, ако је неки материјал загребан апатитом, али не и флуоритом, његова тврдоћа по Мосовој скали би била између 4 и 5.[10]

„Гребање” материјала за потребе Мосове скале значи стварање нееластичних дислокација видљивих голим оком. Често материјали који су нижи на Мохсовој скали могу створити микроскопске, нееластичне дислокације на материјалима који имају већи Мосов број. Иако су ове микроскопске дислокације трајне и понекад оштећују структурни интегритет тврђег материјала, оне се не сматрају „гребањима“ за одређивање броја на Мохсовој скали.[11]

Мосова скала је чисто ординална скала. На пример, корунд (9) је двоструко тврђи од топаза (8), али је дијамант (10) четири пута тврђи од корунда. У табели испод приказано је поређење са апсолутном тврдоћом мереном склерометром, са сликовитим примерима.[12][13]

Мосова тврдоћа Минерал Хемијска формула Апсолутна тврдоћа[14] Слика
1 Талк Mg3Si4O10(OH)2 1  
2 Гипс CaSO4·2H2O 2  
3 Калцит CaCO3 14  
4 Флуорит CaF2 21  
5 Апатит Ca5(PO4)3(OH,Cl,F) 48  
6 ортоклас, (фелдспат) KAlSi3O8 72  
7 Кварц SiO2 100  
8 Топаз Al2SiO4(OH,F)2 200  
9 Корунд Al2O3 400  
10 Дијамант C 1500  

На Мохсовој скали, плоча са пругама (неглазирани порцелан) има тврдоћу од приближно 7,0. Коришћење ових обичних материјала познате тврдоће може бити једноставан начин за апроксимацију положаја минерала на скали.[15]

Средња тврдоћаУреди

Табела у наставку садржи додатне супстанце које могу пасти између нивоа:[16]

Тврдоћа Супстанца или минерал
0,2–0,3 цезијум, рубидијум
0,5–0,6 литијум, натријум, калијум, восак за свеће
1 талк
1,5 галијум, стронцијум, индијум, калај, баријум, талијум, олово, графит, лед[17]
2 хексагонални бор нитрид,[18] калцијум, селен, кадмијум, сумпор, телур, бизмут, гипс
2–2,5 халит (камена со), нокат,[19] лискун[20]
2,5–3 злато, сребро, алуминијум, цинк, лантан, церијум, џет
3 калцит, бакар, арсен, антимон, торијум, дентин, креда[21]
3,5 платина
4 флуорит, гвожђе, никл
4–4,5 обичан челик
5 апатит (зубна глеђ), цирконијум, паладијум, опсидијан (вулканско стакло)
5,5 берилијум, молибден, хафнијум, стакло, кобалт
6 ортоклас, титанијум, манган, германијум, ниобијум, уранијум, родијум
6–7 топљени кварц, гвоздени пирит, силицијум, рутенијум, иридијум, тантал, опал, перидот, танзанит, родијум, жад, гранат,[21] пирит[21]
7 осмијум, кварц, ренијум, ванадијум
7,5–8 смарагд, берил, циркон, волфрам, спинел
8 топаз, кубни цирконијум, каљени челик, спинел[22]
8,5 кризоберил, хром, силицијум нитрид, тантал карбид
9 корунд (укључујући сафир и рубин), волфрам карбид, титанијум нитрид, алуминијум оксид
9–9,5 силицијум карбид (карборунд), цирконијум карбид, глиница, берилијум карбид, титанијум карбид, алуминијум борид, бор карбид.[23][24][23][24]
9,5–близу 10 бор, бор нитрид, ренијум диборид (a-оса),[25] стишовит, титанијум диборид, моисанит (кристални облик силицијум карбида), бор карбид[21]
10 дијамант, карбонадо

Поређење са Викерсовом скаломУреди

Поређење између Мосове и Викерсове тврдоће:[26]

Име
минерала
Тврдоћа (Мос) Тврдоћа (Викерс)
(kg/mm2)
Графит 1–2 VHN10 = 7–11
Калај 1,5 VHN10 = 7–9
Бизмут 2–2,5 VHN100 = 16–18
Злато 2,5 VHN10 = 30–34
Сребро 2,5 VHN100 = 61–65
Халкоцит 2,5–3 VHN100 = 84–87
Бакар 2,5–3 VHN100 = 77–99
Галенит 2,5 VHN100 = 79–104
Сфалерит 3,5–4 VHN100 = 208–224
Хизлвудит 4 VHN100 = 230–254
Каролит 4,5–5,5 VHN100 = 507–586
Гетит 5–5,5 VHN100 = 667
Хематит 5–6 VHN100 = 1.000–1.100
Хромит 5,5 VHN100 = 1.278–1.456
Анатаз 5,5–6 VHN100 = 616–698
Рулит 6–6,5 VHN100 = 894–974
Пирит 6–6,5 VHN100 = 1,505–1.520
Бовијеит 7 VHN100 = 858–1,288
Јуклејс 7,5 VHN100 = 1.310
Хромијум 8,5 VHN100 = 1.875–2.000

Види јошУреди

РеференцеУреди

  1. ^ Mohs, Friedrich (1825). Treatise on Mineralogy: Or, The Natural History of the Mineral Kingdom. Превод: Haidinger, William. United Kingdom: A. Constable and Company. стр. v. Приступљено 11. 2. 2022. 
  2. ^ „Mineral gemstones”. United States Geological Survey. 18. 6. 1997. Приступљено 10. 2. 2021. 
  3. ^ „Mohs scale of hardness”. Mineralogical Society of America. Приступљено 10. 2. 2021. 
  4. ^ Theophrastus. Theophrastus on Stones. Приступљено 2011-12-10 — преко Farlang.com. 
  5. ^ Pliny the Elder. „Book 37, Chap. 15”. Naturalis Historia. »Adamas: Six varieties of it. Two remedies.« 
  6. ^ Pliny the Elder. „Book 37, Chap. 76”. Naturalis Historia. »The methods of testing precious stones.« 
  7. ^ „Hardness”. Materials Mechanical Hardness. Non-Destructive Testing Resource Center. Архивирано из оригинала на датум 2014-02-14. 
  8. ^ „Size reduction, comminution”. Grinding and milling. PowderProcess.net. Приступљено 27. 10. 2017. 
  9. ^ Purdy, Kevin (16. 5. 2014). „Hardness is not toughness: Why your phone's screen may not scratch, but will shatter”. Computerworld. IDG Communications Inc. Приступљено 16. 4. 2021. 
  10. ^ American Federation of Mineralogical Societies. "Mohs Scale of Mineral Hardness". amfed.org
  11. ^ Geels, Kay. "The True Microstructure of Materials", pp. 5–13 in Materialographic Preparation from Sorby to the Present. Struers A/S, Copenhagen, Denmark - archived Mar 7 2016
  12. ^ Amethyst Galleries' Mineral Gallery What is important about hardness?. galleries.com
  13. ^ Mineral Hardness and Hardness Scales Архивирано 2008-10-17 на сајту Wayback Machine. Inland Lapidary
  14. ^ Mukherjee, Swapna (2012). Applied Mineralogy: Applications in Industry and Environment. Springer Science & Business Media. стр. 373. ISBN 978-94-007-1162-4. 
  15. ^ "Mohs hardness" in Encyclopædia Britannica Online
  16. ^ Samsonov, G.V., ур. (1968). „Mechanical Properties of the Elements”. Handbook of the Physicochemical Properties of the Elements. New York: IFI-Plenum. стр. 432. ISBN 978-1-4684-6068-1. doi:10.1007/978-1-4684-6066-7. 
  17. ^ "Ice is a mineral" Архивирано 2015-10-30 на сајту Wayback Machine in Exploring Ice in the Solar System. messenger-education.org
  18. ^ Berger, Lev I. (1996). Semiconductor Materials  (First изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. 126. ISBN 978-0849389122. 
  19. ^ „Mohs Hardness Scale: Testing the Resistance to Being Scratched”. geology.com. 
  20. ^ „mica | Structure, Properties, Occurrence, & Facts”. Encyclopedia Britannica (на језику: енглески). Приступљено 2021-08-09. 
  21. ^ а б в г „Reade Advanced Materials - Mohs' Hardness (Typical) of Abrasives”. www.reade.com. Приступљено 2021-08-09. 
  22. ^ „Mohs Hardness Scale: Testing the Resistance to Being Scratched”. geology.com. Приступљено 2021-08-09. 
  23. ^ а б „Material hardness tables”. www.tedpella.com. Приступљено 2019-05-09. 
  24. ^ а б „Hardness table” (PDF). Приступљено 2019-05-09. 
  25. ^ Levine, Jonathan B.; Tolbert, Sarah H.; Kaner, Richard B. (2009). „Advancements in the search for superhard ultra-incompressible metal borides” (PDF). Advanced Functional Materials. 19 (22): 3526—3527. doi:10.1002/adfm.200901257. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 2016-03-04. Приступљено 2015-12-08. 
  26. ^ Ralph, Jolyon. „Welcome to mindat.org”. mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy. Приступљено 16. 4. 2017. 

ЛитератураУреди

  • Mohs hardness of elements is taken from G.V. Samsonov (Ed.) in Handbook of the physicochemical properties of the elements, IFI-Plenum, New York, USA, 1968.
  • Cordua, William S. (c. 1990). „The Hardness of Minerals and Rocks”. Lapidary Digest — преко gemcutters.org. 

Спољашње везеУреди