Твердость по шкале Мооса: что означает это понятие

История появления шкалы Мооса

Создателем системы определения твердости минералов является немецкий ученый Карл Фридрих Кристиан Моос. С юных лет он занимался изучением физики, химии и математики, а после окончания университета работал в шахте. В 1802 году Моос переехал в Австрию и начал работу над систематизацией коллекции минералов одного из крупных дельцов. Через 10 лет ученого пригласили в город Грац, где он участвовал в создании научной академии, известной как Грацкий университет.

Среди множества научных достижений Мооса наиболее известным является создание в 1811 году шкалы механической твердости камней. В то время это было выдающимся решением, поскольку минералы классифицировали исключительно по их химическому составу. Моос предложил удобную шкалу из 10 позиций, в которой наивысший балл присвоил самому твердому минералу алмазу, а низший – мягкому тальку.

Между ними расположились еще 8 эталонных пород по возрастанию механической твердости:

• тальк;
• гипс;
• известковый шпат (кальцит);
• плавиковый шпат (флюорит);
• апатит;
• ортоклаз;
• диоксид кремния – кварц;
• топаз;
• корунд;
• алмаз.

В настоящее время существуют 2 модификации алмаза, превосходящие его по твердости: фуллерит и лонсдейлит. Но шкала Мооса по-прежнему является актуальной. Твердость гранита составляет около 6,5 баллов – среднее между апатитом и ортоклазом. Для сравнения, характеристика мрамора всего 3,5 балла, что сравнимо с твердостью медной монеты. Камни разных цветов могут иметь разные характеристики. Например, граниты с розовым оттенком, о которых можно прочитать здесь, бывают немного мягче твердых пород, поэтому чаще используются в декоративных целях.

Химический состав

Уникальные свойства гранита и его внешние характеристики позволяют применять камень в различных сферах деятельности, главным образом, в строительстве.

Полное описание гранита содержится во многих специализированных книгах. Кислая магматическая структура горной породы имеет зернистый вид. В большей степени порода гранит состоит из полевых шпатов, кварца, слюды. Его формула — CaCO3.

Свойства гранита, его цвет обусловлены количеством шпата и кварца. Какого цвета бывает порода? Распространенными оттенками выступают светло-серый, розовый, желтый, красный, зеленый. Прозрачные вкрапления кварца придают породе твердость, стекловидность. В природе встречаются редкие сорта с голубыми вкраплениями. Они влияют на общий оттенок камня, делают его неповторимым.

Кристаллическая структура камня гранита подразделяется на:

• мелкозернистую — размеры зерен менее 5 мм;
• среднезернистую — до 1 см;
• крупнозернистую — от 1 см.

Большая часть гранитных компонентов отличается пестрым окрасом. Найти идентичные оттенки в природе практически невозможно, их просто нет. От месторождения, где добывают гранит, зависят его внешние черты. Так, карельский камень красного цвета, в Швеции есть редкая аметистовая разновидность.

Магические свойства

Талисманы и различные украшения из мрамора обладают несомненными целебными свойствами, о которых было известно еще в древние времена. Способность минерала предотвращать возникновение различных заболеваний, облегчать состояние пациентов широко использовалась в медицине. В то же время не следует забывать и про еще одно применение мрамора — из него изготавливают инструменты для массажных процедур. Гладкие каменные шарики, в основе которых лежит синий мрамор и породы других цветов, предназначены для воздействия на кожу и мышцы тех людей, которые страдают от повреждений корешков спинного мозга (радикулита) и болей в суставах.

Жители Древней Греции называли мрамор не иначе как настоящим камнем любви и бережно заботились о нем. Эллины ассоциировали минерал с Афродитой (в греческой мифологии — богиня красоты и любви) и относились к нему с большим уважением. Многие храмы сооружены древними греками из этого материала.

Жители Эллады свято верили в то, что мраморные обереги способны сохранять любовные чувства в супружестве, противостоять ревности, помогать в рождении потомков, поэтому носили их с собой и держали в домах.

Ценная порода, обладающая особой торжественной красотой, была в почете и у жителей Древнего Рима. Там старались возводить из нее дома, поэтому мраморный цвет был характерен для строений того времени. Римляне не только восхищались великолепным внешним видом и надежностью камня, но и надеялись на то, что он убережет их жилища от злых духов и различных напастей.

В Индии материал до сих пор пользуется популярностью у местных жителей. Его можно обнаружить практически в каждом доме, независимо от того, кто в нем проживает — богач или бедняк. Индийцы считают, что волшебный минерал помогает людям наладить общения с добрыми духами. По их мнению, он обязан присутствовать в домах тех людей, которые в силу своих обязанностей много времени проводят в обществе. Они имеют в виду сотрудников правоохранительных органов, военнослужащих, таможенников, медиков, учителей, продавцов и менеджеров. Спасительный камень, полагают жители экзотической азиатской страны, способен уберечь таких людей от различных опасностей и негативных воздействий извне. Он окажет им помощь в стабилизации личной жизни, поисках любви и гармонии.

Мистический лечебный камень

Камень натурального происхождения излучает собственную мощную энергетику, которую люди используют во благо. Это касается, как лечения недугов, так и воздействия на тонких планах.

Медицина доказала, что мрамор благотворно влияет на человеческий организм:

• Улучшает работу сердечных мышц, а также сердечно-сосудистых органов.
• Устраняет беспричинную тревожность, бессонницу, депрессивные состояния.
• Улучшает настроение, поднимает тонус организма и уровень стрессоустойчивости.

Из мрамора изготавливают всевозможные талисманы и обереги. Его энергетические излучения ограждают от злого глаза, укрепляют отношения в паре и привлекают в жизнь добрых людей. А женщина, которая носит при себе мраморный амулет, имеет больше шансов на зачатие здорового малыша.

Применение минерала

Цвет мрамора и характеристики, которые ему присущи, позволяют использовать данный материал в самых различных сферах. Пластичность породы, свойство легко поддаваться обработке делают ее пригодной для изготовления декоративных элементов зданий, памятников архитектуры, надгробий на кладбищах. Камень широко применяется в процессе как внешней, так и внутренней отделки строений, в частности, при производстве ступеней лестниц и перил, подоконников, раковин в ванных комнатах, каминов. Мраморная плитка служит основой для бордюров и дорожек.

Изделия из мрамора не только хорошо смотрятся, они еще являются безопасными в экологическом плане, отличаются устойчивостью к частым перепадам температур, долговечностью и надежностью. В случае если за ними ухаживать надлежащим образом, вещи будут радовать своих владельцев на протяжении долгих лет, сохраняя при этом свои качественные характеристики. Довольно распространены различные украшения из чудесного минерала в виде браслетов, колец, бус, кулонов, подвесок и серег.

Суть метода и поиски учёных

Принцип метода оказался прост: Моос взял гипс и не смог им поцарапать ни один другой камень. Его твёрдость он условно определил как 1.

Следующие минералы он расположил в порядке возрастания твёрдости. Последним камнем под номером 10 оказался алмаз, который не мог поцарапать ни один другой самородок.

Например, твердость равна 7 в том случае, если ни исследуемый самоцвет, ни кварц не повреждают друг друга.

Выбранные эталоны

Учёный выбрал 10 минералов, соответствие одному из которых и называется твёрдостью по шкале Мооса.

В таблице перечислены минералы – эталоны твёрдости.

Количественные величины

Шкала Мооса – отражение относительной прочности камней. То есть, если на первом месте стоит тальк, а на 10 – алмаз, то это не значит, что разница между их твёрдостью кратна всего 10.

На самом деле алмаз твёрже талька в 1500 раз. Измеряется абсолютная твёрдость всех самородков на специальных приборах – склерометрах.

Вот так выглядит расширенная таблица минералов с абсолютными показателями.

Кажущиеся недостатки

Несмотря на условность показателей, все попытки доработать шкалу не получали признания. Учёным казалось неверным брать за эталон кальцит из-за того, что его твёрдость меняется. Но аналогичный ему минерал галенит также не стал идеальным по этому показателю.

Поэтому единственной признанной во всем мире системой классификации минералов по твёрдости остается шкала Мооса.

Научные изыскания

Существуют и другие классификации минералов по твёрдости: Кнупа, Бринеля, Роквела или Виккерса. В их основу положена устойчивость камня не к царапанью, а к вдавливанию.

Измерение производится на специальном приборе, надавливающем на минерал с заданной силой. По формуле на основании силы и соответствующей ей глубины ямки рассчитывается прочность. Аппараты различаются между собой, поэтому и цифры получаются разные, не позволяя сравнивать величины разных методов.

Другие учёные придумали технически более сложные способы расчёта. Несмотря на точность показателей, большинству людей понятнее и привычнее сравнивать твёрдость камней по шкале Мооса.