Какой минерал является самым мягким по шкале Мооса 30.03.2022 – Опубликовано в: Интересное Просмотры: 248

Чемоданчик для измерения твердости камней

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

Мягкий минерал

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

Тальк

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

Мягкий минерал

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

Способы 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.