Какой минерал является самым мягким по шкале Мооса 30.03.2022 – Опубликовано в: Интересное Просмотры: 2 044

Шкала твердости Мооса – это международная шкала для определения относительной твердости минерала, изобретенная Фридрихом Моосом в 1811 году. У нее есть десять уровней твердости, где первый уровень означает самый мягкий материал, а десятый – самый твердый. Для каждого уровня выбран эталонный минерал, а оценка проводится методом царапания эталоном испытуемого минерала. Помимо десяти базовых уровней, есть еще и промежуточные: если испытуемый минерал царапается эталоном с твердостью 5 и при этом сам оставляет царапины на эталоне с твердостью 4, то ему присваивается уровень твердости 4.5.

Надо помнить, что шкала Мооса оценивает относительную, а не абсолютную твердость минерала. Это значит, что минерал восьмого уровня не будет вдвое тверже минерала четвертого уровня, и что между разными уровнями могут быть различные по «длине» промежутки реальной твердости. Например, второй и третий уровень по Моосу в абсолютных цифрах равны 3 и 9 соответственно (разница в 3 раза и в 6 единиц), а третий и четвертый – 9 и 21 (разница примерно в 2 раза и в 12 единиц). Абсолютная твердость измеряется склерометром (который по сути является просто инструментом для царапания с четкими характеристиками). При этом десятый уровень по Моосу имеет 1600 единиц абсолютной твердости.

Характеристика мягких минералов из шкалы Мооса

Мягкие минералы по шкале Мооса имеют оценку ниже семи. Рассмотрим в качестве примера эталонные образцы каждого уровня, поставив самый мягкий минерал в начало списка.

• Тальк (уровень твердости 1, скоблится ногтем). Представляет собой минерал из класса силикатов, плотный, слоистый, на ощупь несколько жирноватый, слабо выраженной окраски (чаще всего серой, белой или бледно-розовой). При давлении, ударе и любом другом механическом воздействии, даже незначительном, превращается в порошок.
• Гипс (уровень твердости 2, царапается ногтем). Наиболее распространен минерал белого цвета, но встречаются и другие оттенки – сероватый, коричневатый, красноватый, изредка желтоватый.
• Кальцит (уровень твердости 3, царапается медной монетой). Породообразующий минерал, по химическому составу являющийся карбонатом кальция. Составляет основу известняков, мела и мрамора, в больших количествах содержится в раковинах и скелетах различных беспозвоночных. Обычно белый или бесцветный, но из-за примесей железа и никеля может приобрести слабый розовый, коричневый или зеленый оттенок.
• Флюорит (уровень твердости 4, легко царапается ножом или стеклом), он же плавиковый шпат. Хрупкий минерал с широкой гаммой цветов: может быть фиолетовым, зеленым, розовым, красным или бесцветным.
• Апатит (уровень твердости 5, с трудом царапается ножом или стеклом). В природе встречается в виде призматических кристаллов нежных оттенков – зеленых, желтовато-зеленых, голубых, розовых.
• Ортоклаз (уровень твердости 6, царапается напильником и царапает стекло). Относится к породообразующим силикатам, с химической точки зрения является калиевым полевым шпатом. Содержится в гранитах и пегматитах.

Другие мягкие минералы

Мягкие минералы не ограничиваются вышеприведенным списком. У всех эталонных примеров есть аналоги по твердости. Например, твердость талька характерна для графита и молибденита, слюда и хлорит аналогичны гипсу, янтарь и серпентин – кальциту, жемчуг и доломит – флюориту, бирюза и лазурит – апатиту, пирит и опал – ортоклазу.

Однако надо понимать, что многие мягкие минералы имеют не такую четко определенную твердость, как эталонные. Это связано с тем, что они могут изменить свой коэффициент твердости в зависимости от внешних факторов, например, агрегатного состояния или разновидности. Жемчуг действительно среднестатистически близок по твердости к флюориту, но он может быть и мягче четырех (уровень 3 у жемчуга встречается очень часто). Аналогично, янтарь может иметь твердость до двух включительно, а талькохлорит, который приравнивается к тальку и по умолчанию считается минералом с твердостью первого уровня, в некоторых случаях может иметь показатель вплоть до пяти.

Несмотря на то, что в шкале Мооса уровень 10 считается максимальным, а уровень 1 минимальным, есть и выходящие за эти рамки значения. Самым мягким минералом в мире считается рубидий (твердость по Моосу 0.2-0.3), примерно такую же твердость имеет цезий. Так как показатель рубидия и цезия по Моосу колеблется (что нормально для большинства веществ за пределами эталонных), то определить, какой минерал является самым мягким, технически невозможно. Литий, натрий и калий также значительно мягче талька с его «единичкой» – их твердость в среднем составляет 0.5-0.6.

Как опознать мягкие минералы

Разделение на мягкие и твердые минералы по Моосу проведено по границе, где камень перестает царапаться подручными материалами и может быть поврежден только специализированными предметами. Вышеперечисленные мягкие минералы промаркированы, помимо уровня твердости, основным воздействующим на них предметом – некоторые царапаются медью, а некоторые только ножом или напильником. Твердые минералы можно поцарапать только чем-то специфическим, например, алмазом.

Сфера применения мягких минералов

• Тальк. Порошок талька обладает жирностью, как и сам минерал, и используется там, где требуется предотвратить слишком плотное соприкосновение поверхностей и их трение. Например, большинство изделий резиновой промышленности пересыпаются тальком, чтобы они не слипались между собой при контакте и не изнашивались. Этот метод используется повсюду, от резиновых перчаток до велосипедных шин. Помимо этого, тальк присутствует в составе пищевых добавок, таблеток и косметических средств.
• Гипс. Обожженный или нагретый порошок гипса, разведенный в воде, обладает очень быстрой схватываемостью и мгновенно застывает. Все использование этого минерала привязано к этому свойству. Гипс применяется в медицине для фиксации переломов, из него делают различные декоративные предметы (статуэтки, скульптуры), а также несиловые элементы строительный конструкций (карнизы, розетки).
• Кальцит. Он входит во многие широко используемые минералы (например, мел и известняки), но самое известный его вариант – мрамор, который полностью состоит из кальцита. А мрамор применяется везде и всюду: от изготовления декоративно-бытовых предметов (вроде статуэток, пресс-папье или письменных приборов) до скульптурного дела и облицовки архитектурных объектов.
• Флюорит. В переводе с латыни он называется «текучий», поскольку с древних времен флюорит используется в металлургии для получения легкоплавких шлаков. Второе его известное применение тоже связано с процессом расплавления – фтористоводородная кислота, она же плавиковая, в значительной степени состоит из флюорита. Эту кислоту используют для плавки и растворения стекла.
• Апатит. Прозрачные и полупрозрачные кристаллы апатита используются в ювелирном деле, чаще всего в качестве обрамления других камней – апатит достаточно хрупкий минерал, вдобавок размеры его кристаллов невелики. Помимо этого, апатит является ценным сырьем для производства фосфора и его производных (например, фосфорной кислоты и фосфатных удобрений). Значительное количество добываемых апатитов идет в промышленность – черную и цветную металлургию, на производство керамики и стекла.
• Ортоклаз. Этот минерал является основой для большинства видов керамики. Вся электрокерамика изготавливается с применением ортоклаза, также это важный элемент при производстве высококачественного фарфора. Изредка встречающийся прозрачный вид ортоклаза (адуляр) применяется в ювелирном деле.
• Прочие мягкие минералы. Помимо перечисленных минералов-эталонов, аналогичные им по твердости также применяются в различных сферах производства. Одни используются как элементы украшений или поделочные камни, их вставляют в ювелирные изделия, из них вырезают фигурки или мелкие декоративные предметы – статуэтки, пепельницы, шкатулки. В этой сфере наиболее знамениты опалы, бирюза, кораллы, янтарь, малахит. Другие являются важными элементами в технике – например, слюда используется и для счетчиков Гейгера, и в качестве электроизоляционного материала в авиатехнике, и в стекольной промышленности для изготовления оптических стекол. Третьи издавна применяются в строительстве, особенно этим знаменит гранит (аналог ортоклаза по твердости), которым и облицовывают стены, и мостят пол, и используют для создания архитектурного декора, и применяют в качестве материала для памятников.

Заключение

Минералы, которые по шкале Мооса считаются мягкими, очень разнообразны по внешнему виду, химическому составу и способам применения. Они участвуют во всех сферах жизни человека – и в металлургии, и в химической промышленности, и в архитектуре, и в ювелирном деле.