Твердость минералов по Шкале Мооса
Твердость минералов по Шкале Мооса
Шкала Мооса (минералогическая шкала твердости) — набор эталонных минералов для определения относительной твердости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твердости.
Состоит из 10 эталонов твердости: тальк — 1; гипс — 2; кальцит — 3; флюорит — 4; апатит — 5; ортоклаз — 6; кварц — 7; топаз — 8; корунд — 9; алмаз — 10.
Минералы с индексом ниже 7 считаются мягкими, выше 7 — твердыми.
В целом главная масса природных соединений обладает твердостью от 2 до 6.
Шкала твердости предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом.
Твердость камня — это сопротивление, которое оказывает его поверхность при попытке поцарапать ее другим камнем или иным предметом; твердость представляет собой меру связности атомной структуры вещества. Твердость одного и того же камня может быть различной в разных направлениях. Большим различием твердости в разных направлениях среди других минералов выделяется кианит: твердость изменяется у него от 5 до 7, и в одних направлениях образец царапается ножом, а в других нет.
Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10 распространенным минералам — от талька до алмаза. Твердость минерала измеряется путем поиска самого твердого эталонного минерала, который он может поцарапать; и/или самого мягкого эталонного минерала, который царапает данный минерал. Все очень просто. Например, если минерал царапается апатитом, но не флюоритом, то его твердость находится в диапазоне от 4 до 5.
Промежуточные степени твердости камня выражаются в виде дробей. Так, число 8 1/2, относящееся к хризобериллу, означает, что он царапает топаз примерно так же, как сам царапается корундом. Гранат пироп несколько тверже кварца (7) и несколько мягче берилла (7 1/2), поэтому его твердость обозначается как 7 1/4.
Важно помнить, что скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые разности минералов обладают ложными малыми твердостями. Например, гематит в кристаллах имеет твердость 6, а в виде красной охры меньше 4.
Каждый обладатель алмазного перстня знает, что алмаз легко царапает оконное стекло. Алмазом стекло и режут. Если мы станем пробовать другие драгоценные камни, то обнаружится, что и они царапают стекло, но не так легко, а дальше — топаз царапает оконное стекло, но на самом топазе оставляет царапины корунд, который в свою очередь поддается всесильному и самому твердому алмазу.
Образцы одних и тех же минералов, полученные из разных мест, отличаются друг от друга по сложности процесса огранки и полировки. Об алмазах с Калимантана и из Нового Южного Уэльса говорят, что они существенно тверже алмазов из Южной Африки и из других мест и что при их огранке возникают трудности.
Цейлонские сапфиры тверже, чем рубины, а кашмирские сапфиры — мягче.
Шкала Мооса предназначена для грубой сравнительной оценки твердости материалов по системе мягче-тверже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твердость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твердость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твердости минералов.
Помимо шкалы Мооса, конечно же есть и другие методы определения твердости минералов, но различные шкалы твердости нельзя однозначно соотнести друг с другом. Практикой приняты несколько более точных систем измерения твердости материалов, ни одна из которых не покрывает весь спектр шкалы Мооса.
Заказать независимую товароведческую экспертизу
Нажимая кнопку «Отправить», вы автоматически выражаете согласие на обработку своих персональных данных и принимаете условия Пользовательского соглашения.
Бытовые средства измерения твердости
Иногда для определения твердости приходится пользоваться средствами, которые есть под рукой, хотя в некоторых случаях они бывают недостаточно точны (карандаш -1, соль поваренная — 2, ноготь — 2.5, медная монета — 3, железный гвоздь — 4, стекло — 5, стальной нож — 6, напильник — 7). При определении твердости всегда следует испытывать свежую поверхность минерала.
Для практических целей хорошо запомнить:
- ноготь оставляет царапину на гипсе и более мягких веществах;
- обычное оконное стекло немного мягче полевого шпата;
- стальное лезвие ножа немного тверже полевого шпата, приближаясь по твердости к кварцу, и легко царапает стекло.
Классификация природных каменных материалов по твердости
Линейная твердость
Линейная твердость определяется абсолютной шкалой твердости, а не шкалой Мооса. Вот абсолютная шкала твердости:
Тальк — 1 — Скоблится ногтем
Гипс — 3 — Царапается ногтем
Кальцит — 9 — Царапается медной монетой
Флюорит — 21 — Легко царапается ножом
Апатит — 48 — С трудом царапается ножом
Ортоклаз — 72 — Царапается напильником
Кварц — 100 — Царапает оконное стекло
Топаз — 200 — Легко царапает кварц
Корунд — 400 — Легко царапает топаз
Алмаз — 1600 — Не царапается ничем (а сам при этом легко царапает корунд)
Физические ⭐️ и химические свойства металлов
Таблица температуры плавления среднеплавких металлов и сплавов:
Название металла | Температура плавления, о С |
Сурьма | 630,63 |
Нептуний | 639 |
Плутоний | 639,4 |
Магний | 650 |
Алюминий | 660,32 |
Радий | 700 |
Барий | 727 |
Стронций | 777 |
Церий | 795 |
Иттербий | 824 |
Европий | 826 |
Кальций | 841,85 |
Лантан | 920 |
Празеодим | 935 |
Германий | 938,25 |
Серебро | 961,78 |
Неодим | 1024 |
Прометий | 1042 |
Актиний | 1050 |
Золото | 1064,18 |
Самарий | 1072 |
Медь | 1084,62 |
Уран | 1132,2 |
Марганец | 1246 |
Бериллий | 1287 |
Гадолиний | 1312 |
Тербий | 1356 |
Диспрозий | 1407 |
Никель | 1455 |
Гольмий | 1461 |
Кобальт | 1495 |
Иттрий | 1526 |
Эрбий | 1529 |
Железо | 1538 |
Скандий | 1541 |
Тулий | 1545 |
Палладий | 1554,9 |
Протактиний | 1568 |
Химические свойства неметаллов
Основные химические свойства неметаллов (общие для всех) – это:
— взаимодействие с металлами
2Na + Cl 2 = 2NaCl
6Li + N 2 = 2Li 3 N
— взаимодействие с другими неметаллами
3H 2 + N 2 = 2NH 3
H 2 + Br 2 = 2HBr
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2F 2 + O 2 = 2OF 2
C + 2Cl 2 = CCl 4
Каждый неметалл обладает специфическими химическими свойствами, характерными только для него, которые подробно рассматривают при изучении каждого неметалла в отдельности.
Пластичность:
Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними.
Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются.
Пластичность зависит и от чистоты металла. Так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет.
Магнитомягкие ферриты
Таблица «Свойства магнитомягких ферритов»
- Нормируемые величины;
- Потеря материалом магнитных свойств в зависимости от частоты при низкой плотности магнитного потока (В < 0,1 мТл);
- Потери магнитных свойств при высокой плотности магнитного потока; замеряются предпочтительно при f = 25 кГц, В = 200 мТл, Θ = 100°С;
- Магнитная проницаемость при строго синусоидальном магнитном поле; замеряется при f<; 25 кГц, В = 320 мТл, Θ = 100°С;
- Температура Кюри Θс, при которой начальная магнитная проницаемость μ, снижается ниже 10% от значения при температуре 25°С;
- Нормируемые величины.
Строение
Вне зависимости от активности все металлы имеют общее строение. Атомы в простом металле расположены не хаотично, как в аморфных веществах, а упорядоченно – в виде кристаллической решётки. Удерживает атомы в одном положении металлическая связь.
Такой вид связи осуществляется за счёт положительно заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической ячейки (единицы решётки), и отрицательно заряженных свободных электронов, которые образуют так называемый электронный газ. Электроны отделились от атомов, превратив их в ионы, и стали перемещаться в решётке хаотично, скрепляя ионы вместе. Без электронов решётка бы распалась за счёт отторжения одинаково заряженных ионов.
Различают три типа кристаллической решётки. Кубическая объемно-центрированная состоит из 9 ионов и характерна хрому, железу, вольфраму. Кубическая гранецентрированная включает 14 ионов и свойственная свинцу, алюминию, серебру. Из 17 ионов состоит гексагональная плотноупакованная решётка цинка, титана, магния.
Рис. 2. Виды кристаллических решёток.
Электропроводность:
Все металлы хорошо проводят электрический ток, обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля.
Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность. По этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также и натрий. В экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.
Механические свойства
Основными механическими свойствами металлов является их твердость, упругость, прочность, вязкость и пластичность.
При соприкосновении двух металлов могут образоваться микро вмятины, но более твердый металл способен сильнее противостоять ударам. Такая сопротивляемость поверхности металла ударам извне и есть его твердость.
Чем же твердость металла отличается от его прочности. Прочность, это способность металла противостоять разрушению под действием каких-либо других внешних сил.
Под упругостью металла понимается его способность возвращать первоначальную форму и размер, после того как нагрузка, вызвавшая деформацию металла устранена.
Способность металла менять форму под внешним воздействием называется пластичностью.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Презентация «Положение металлов в периодической системе. Металлическая связь. Металлическая решетка. Общие физические свойства металлов» класс
Презентация «Положение металлов в периодической системе. Металлическая связь. Металлическая решетка. Общие физические свойства металлов» 9 класс…
Твердость по шкале Мооса: что означает это понятие
Степень крепости материала оценивают посредством вдавливания в него более прочного предмета, а также шлифования и царапания его поверхности. Выбор, по какой шкале измерять твёрдость минералов, большой. Кроме оставления борозды эталонными кристаллами Мооса существует 6 основных методов измерения:
- Шкала Роквелла – фиксируется глубина проникновения идентора с алмазным наконечником в материал. Применяется в отношении металлов и сплавов.
- Твёрдость по Шору определяют так же. Дополнительно метод позволяет исследовать крепкость пластмассы и эластичных предметов.
- Шкала Кнупа работает по принципу вдавливания. Оценка результата производится в единицах Кнупа: алмаз – 8500, корунд – 2000.
- Твёрдость горной породы по методу Шрейнера количественно определяется отношением нагрузки на пуансон к площади штампа. Сопровождается измерение вычерчиванием диаграммы деформации.
- Шкала Розиваля построена по примеру таблицы Мооса: показатели для ряда минералов получены с помощью прибора твердомера по результатам шлифования образцов. Трудоёмкость метода не позволила ему вытеснить классику.
- Пирамида Виккерса, армированная алмазами, статически вдавливается в предмет испытаний, а результат смотрят по площади отпечатка через микроскоп. Приборы называются твердомерами (например, ПМТ-3).
Все точные методы нахождения крепкости уступают быстрому табличному способу определения по сравниванию прочностных свойств минералов. Не всегда необходимо видеть разрушающую нагрузку, в большинстве случаев достаточно знать, какой камень является более твёрдым.
Для упрощения работы ученые разработали специальные эталонные острия, в которых встроены небольшие куски материалов, собранных в таблице.
Твердость можно считать косвенным подтверждением отношения материала к определенному происхождению. В работе при данном методе используется напильник, надфиль. Эта процедура может быть выполнена только профессионалом, так как человек без опыта способен нанести тяжелый урон красоте камня. Ювелиры широко применяют данные знания при проверке на подлинность алмазов и бриллиантов.
Или же можно применить методику наоборот. Взять алмаз и поцарапать им камень на ступеньку ниже в таблице. Если след останется, то подлинность драгоценного камня подтвердится. Камень естественного происхождения оставит после себя глубокий след в сравнении с другими минералами. Ювелиры используют современные методы диагностики подлинности, так как определение их твердости по шкале Мооса повреждает поверхность драгоценного камня.
Ювелиры вынимали камень из оправы и старались поцарапать в месте, где повреждение не будет заметно. При этом использовали собственноручно сделанными приборами с эталонными лезвиями.
Предлагаем ознакомиться Глазковый кварц
Несмотря на то что на сегодня шкала Мооса является не самым точным методом изучения, специалисты всего мира используют ее повсеместно. Да и клиенту объяснить принцип получения информации при помощи указанного метода крайне просто. Получив данные о твердости, можно определить, как относиться к минералу, в каких условиях его содержать и прочие параметры.
Таблица со шкалой сравнения
Сопоставление прочностной характеристики, полученной по различным методикам, с таблицей Мооса полезно в практическом применении камней. Абсолютные значения твёрдости определяют по другим оценкам, сравнение критериев видно в таблице.
Минералы и горные породы | Градация по Моосу | По Шрейнеру, МПа | Крепкость по шкале Кнупа, единиц | Твёрдость шлифования в воде по Розивалю | Прочность по микротвердомеру ПМТ-2, ПМТ-3, кг/мм² |
Тальк | 1 | 250―400 | 12 | 0,03 | 2,4 |
Гипс | 2 | 32 | 1,25 | 40 | |
Кальцит, мрамор, ангидрит | 3 | 950―1400 | 135 | 4,5 | 110 |
Флюорит, доломит | 4 | 2500―3200 | 160 | 5 | 190 |
Апатит, гранит | 5 | 3000―3700 | 400 | 6,5 | 530 |
Ортоклаз, базальт | 6 | 3900 | 500 | 37 | 790 |
Кварц, диабаз | 7 | 6300 | 1250 | 120 | 1120 |
Топаз | 8 | 1550 | 175 | 1430 | |
Корунд | 9 | 1900 | 1000 | 2060 | |
Алмаз | 10 | 8300 | 140000 | 10060 |
Предлагаем ознакомиться Кварц камень для козерога
Причина твёрдости гранита заключается в сложном минеральном составе, где основные компоненты, кварц и слюда, отнесены к разным категориям — 7 и 2. Их количественное соотношение и определяет свойства горной породы.
С помощью шкалы Мооса сравнивают также твёрдость металлов — это удобно, когда подбирается оправа для драгоценного камня.
Наименование | Олово | Золото, серебро | Медь, бронза | Никель | Платина | Палладий | Титан | Вольфрам |
Значение по градации | 1,5 | 2,5―3 | 3 | 4 | 4,5 | 4,7 | 6 | 7,5 |
Физика и химия обсидиана
Обсидиан — не минерал, это горная порода. Его состав похож на состав гранитов. Но содержание минералов в нем может значительно меняться.
- состоит в основном из кварца и полевого шпата;
- твердость 5-6 по шкале Мооса;
- не радиоактивен;
- не электропроводен.
Происхождением камень из вулканов. Это просто застывшая лава. Причем процесс остывания лавы был таким быстрым, что вулканический обсидиан остался аморфным — кристаллы просто не успевали образоваться.
Тип горной породы | Магматическая горная порода |
Цвет | красный, коричневый, черный, серый, иногда с красивым отливом |
Текстура 2 | полосчатая, массивная, пятнистая |
Происхождение названия | У слова «обсидиан» есть несколько возможных источников. Название материала может происходить от греч. οβσις («обсис») — зрелище, так как в древности этот материал применялся для изготовления зеркал. Однако многие исследователи предполагают происхождение названия от лат. Obsidianus lapis или лат. Obsianus lapis — камень Обсидия (или Обсия), от имени римлянина Обсидия (или Обсия), впервые привезшего камень в Рим из Эфиопии. С такой этимологией обсидиан упоминается ещё в энциклопедии Плиния старшего, 77 год н. э. |
Знак зодиака | Овен, Лев, Скорпион, Козерог, Водолей |
Значения прочности драгоценных минералов
Испытание на твёрдость хорошо подходит для того, чтобы отличить редкие красивые кристаллы от их стеклянных или искусственных имитаций. К драгоценным камням относят природные минералы в естественном или обработанном виде — алмазы (бриллианты), сапфиры (синие), рубины, изумруды, александриты.
В особых условиях выращивают синтетические аналоги драгоценных камней. Стоят такие самоцветы значительно дешевле. Недобросовестные производители из искусственных кристаллов или ювелирного стекла необходимого цвета изготавливают украшения, после чего предлагают их по тем же ценам, что и естественные.
- когда у сапфира значение указывается 7, то велика вероятность, что сделан кабошон из кварца;
- если в паспорте на бриллиант показатель прочности — 8,5, а должен быть 10, становится понятно, что этот камень не имеет природного происхождения (у фианита показатель именно 8,5).
Шкала твёрдости Мооса, несмотря на относительность результатов, остаётся основным инструментом в геологических изысканиях. В полевых условиях каждый переносимый на себе килограмм веса на учёте, а для идентификации неизвестного образца породы достаточно простого ножа и стекла.
Сведения о твёрдости минералов в большинстве справочников приводятся в относительных величинах. Абсолютными значениями интересуется узкий круг специалистов. Другое направление преимущественного использования шкалы Мооса — ювелирное дело. Ориентируясь на показатели твёрдости кристаллов, выбирают способ обработки камня, вариант шлифования и нужные для этого станки и инструменты.
Полудрагоценные камни
Несколько ниже алмаза и корунда ценятся топазы и гранаты. Их твердость по шкале Мооса составляет 7-8 баллов. Эти камни хорошо поддаются обработке алмазом. Цена напрямую зависит от цвета. Чем насыщеннее цвет топаза или граната, тем дороже будет стоить изделие с ним. Наиболее высоко ценятся чрезвычайно редкие желтые топазы и фиолетовые гранаты (маджориты). Последний камень настолько редок, что цена его может быть выше, чем чистого бриллианта.
Цветные турмалины: розовый (рубеллит), синий (индиголит), зеленый (верделит), арбузный турмалин также относят к полудрагоценным камням. Прозрачные турмалины высокого качества встречаются в природе очень редко, потому и стоят иногда гораздо дороже пиропов и голубых топазов, а за арбузными (розово-зелеными) камнями коллекционеры не устают охотиться. Твердость камней по шкале Мооса довольно высока и составляет 7-7,5 баллов. Эти камни хорошо поддаются шлифовке, не меняют цвет, а найти ювелирное изделие с ярким прозрачным турмалином — настоящая удача.
Черная разновидность турмалина (шерл) относится к поделочным камням. Шерл твердый, но вместе с тем хрупкий камень, который может легко разрушиться при обработке. Именно по этой причине черные турмалины чаще всего продают необработанными. Шерл считается сильнейшим защитным талисманом.
Твёрдость минералов и таблица значений по шкале Мооса
Степень крепости материала оценивают посредством вдавливания в него более прочного предмета, а также шлифования и царапания его поверхности. Выбор, по какой шкале измерять твёрдость минералов, большой. Кроме оставления борозды эталонными кристаллами Мооса существует 6 основных методов измерения:
- Шкала Роквелла – фиксируется глубина проникновения идентора с алмазным наконечником в материал. Применяется в отношении металлов и сплавов.
- Твёрдость по Шору определяют так же. Дополнительно метод позволяет исследовать крепкость пластмассы и эластичных предметов.
- Шкала Кнупа работает по принципу вдавливания. Оценка результата производится в единицах Кнупа: алмаз – 8500, корунд – 2000.
- Твёрдость горной породы по методу Шрейнера количественно определяется отношением нагрузки на пуансон к площади штампа. Сопровождается измерение вычерчиванием диаграммы деформации.
- Шкала Розиваля построена по примеру таблицы Мооса: показатели для ряда минералов получены с помощью прибора твердомера по результатам шлифования образцов. Трудоёмкость метода не позволила ему вытеснить классику.
- Пирамида Виккерса, армированная алмазами, статически вдавливается в предмет испытаний, а результат смотрят по площади отпечатка через микроскоп. Приборы называются твердомерами (например, ПМТ-3).
Все точные методы нахождения крепкости уступают быстрому табличному способу определения по сравниванию прочностных свойств минералов. Не всегда необходимо видеть разрушающую нагрузку, в большинстве случаев достаточно знать, какой камень является более твёрдым.
Плотность пород
Минералоги выясняют вид камня по плотности и твердости. На раскопках залежей используют второй способ, предложенный Ф. Моосом.
Разновидность камня выясняют последовательной оценкой его твердости, блеска, поверхности разлома, окраса, цвета черты (минерального порошка), других качеств.
Плотность камня ― это соотношение его веса с массой воды такого же объема. Определяется в лабораториях гидростатическим взвешиванием либо погружением в тяжелую воду (насыщенная жидкость HgI2BaI2).
Плотность оценивают по 20-балльной шкале. Камни с показателем 1 и 2 всегда лежат в поверхностных слоях, а со значением выше 10 располагаются в глубине залежей. К последним относят алмаз, сапфировый и рубиновый корунд, другие драгоценные минералы.
Твердость камня ― это степень его сопротивляемости к механическим повреждениям. Для выяснения найденный минерал царапают, сжимают или давят на небольшую площадь.
От чего зависит твердость:
- спайность кристаллов;
- внутренняя целостность минерала;
- процент кварца;
- вид вторичных примесей;
- происхождение камня (как он формировался).
Менее твердые те камни, у которых слабее спаяны кристаллы, больше неплотных примесей, есть внутри трещины или иные дефекты. По методу Мооса оценивают примерную спайность, видовую принадлежность, долговечность самоцвета.
При сравнении показателей относительной шкалы Мооса с найденными минералами геологи понимают, каким способом лучше разрабатывать породу. Ювелиры по этим же значениям подбирают инструменты для шлифовки и огранки. Продавцы и покупатели самоцветов определяют его подлинность, долговечность и способы ухода.
Принципы градации от Мооса
Систему сравнений твёрдости кристаллов изобрёл немецкий геолог Фридрих Моос (другой вариант звучания — Мосс). Она представляет собой десятибалльную шкалу из эталонных минералов, расположенных в порядке возрастания прочности.
При попытке поцарапать одним кристаллом другой выстраивается цепочка от самого мягкого камня (талька) до наикрепчайшего (алмаза). Информирует шкала твердости Мооса только о сравнительной прочности сопоставляемых минералов.
Если испытуемый камень не оставляет следа на кварцевой грани, а эталон не царапает образец, тогда можно утверждать, что крепкость проверяемого кристалла равна 7 по таблице шкалы Мооса.
Для удобства использования эталонный минерал закрепляют на конце трубки эпоксидным клеем. Царапают осторожно, стараясь не повредить образец. Таким же образом работают и с подручными предметами. Поскольку твердость стекла по шкале Мооса занимает среднее положение (между значениями 5 и 6), то испытание начинают именно с царапания его поверхности.
Таблица со шкалой сравнения
Сопоставление прочностной характеристики, полученной по различным методикам, с таблицей Мооса полезно в практическом применении камней. Абсолютные значения твёрдости определяют по другим оценкам, сравнение критериев видно в таблице.
Минералы и горные породы | Градация по Моосу | По Шрейнеру, МПа | Крепкость по шкале Кнупа, единиц | Твёрдость шлифования в воде по Розивалю | Прочность по микротвердомеру ПМТ-2, ПМТ-3, кг/мм² |
Тальк | 1 | 250―400 | 12 | 0,03 | 2,4 |
Гипс | 2 | 32 | 1,25 | 40 | |
Кальцит, мрамор, ангидрит | 3 | 950―1400 | 135 | 4,5 | 110 |
Флюорит, доломит | 4 | 2500―3200 | 160 | 5 | 190 |
Апатит, гранит | 5 | 3000―3700 | 400 | 6,5 | 530 |
Ортоклаз, базальт | 6 | 3900 | 500 | 37 | 790 |
Кварц, диабаз | 7 | 6300 | 1250 | 120 | 1120 |
Топаз | 8 | 1550 | 175 | 1430 | |
Корунд | 9 | 1900 | 1000 | 2060 | |
Алмаз | 10 | 8300 | 140000 | 10060 |
Причина твёрдости гранита заключается в сложном минеральном составе, где основные компоненты, кварц и слюда, отнесены к разным категориям — 7 и 2. Их количественное соотношение и определяет свойства горной породы.
С помощью шкалы Мооса сравнивают также твёрдость металлов — это удобно, когда подбирается оправа для драгоценного камня.
Наименование | Олово | Золото, серебро | Медь, бронза | Никель | Платина | Палладий | Титан | Вольфрам |
Значение по градации | 1,5 | 2,5―3 | 3 | 4 | 4,5 | 4,7 | 6 | 7,5 |
Из таблицы видно, какие металлы могут поцарапать другие. Это обстоятельство важно учитывать при совместном хранении украшений.
Как определить жесткость воды
Очень сложно определить на ощупь, какая вода — жесткая или мягкая. Термин «жёсткость» возник потому, что после стирки ткани теряют мягкость, шерстистость или шелковистость, становятся неприятно жесткими на ощупь. Ткацкие или трикотажные переплетения, независимо от плотности, имеют пористую структуру. К волокнам присоединяются соли, что делает вещи после стирки более грубыми, жесткими, плотными.
Определить жесткость воды в можно как в лаборатории, так и в домашних условиях. Наличие солей жесткости можно определить визуально:
- Напитки имеют неприятный горчащий вкус.
- Чаи завариваются дольше обычного.
- Мясо при варке становится неприятно жестким.
- На стенках посуды заметны солевые отложения.
- На приборах образуется обильная накипь.
- На волосах после мытья и на расческе остается белесый налет.
- Мыло и порошок плохо пенятся, при стирке увеличивается их расход.
Повышенная жесткость питьевой воды может причинить ущерб здоровью и нагревательным приборам. Не зная точных показателей концентрации солей, сложно рассчитать дозу средств от накипи для стирально-сушильных агрегатов или запрограммировать на чистку кофемашину. Трудно обеспечить комфортное обитание рыбкам в аквариуме или правильно выбрать фильтры очистки. Помимо визуальной оценки лучше использовать более точные измерительные методы определения жесткости питьевой и технической воды.
Измерение жесткости воды
Перед употреблением в пищу, перед поливом огорода, перед подачей в трубопроводы или перед техническим применением воды для производственных процессов полезно проверить наличие солей жесткости. Такая проверка снимет претензии потребителей к водоснабжающим компаниям, продлит срок службы дорогого промышленного оборудования.
Для измерения жесткости воды используют бытовые и профессиональные приборы:
- Медицинские полоски, продающиеся в аптеках, выдают хороший результат с точностью до 1-2°Ж.
- Экспресс-тесты для аквариума позволяют следить за подачей воды в емкости с водными обитателями или проверять растворы, предназначенные для полива растений.
- Солемер, спектроанализатор, TDS и EC-метр показывают содержание солей и иные параметры: удельную электропроводность, сопротивление раствора.
Полезно заказать исследование в лаборатории, чтобы получить точные результаты с подтверждающей документацией. Тогда не придется думать, чем определить жесткость воды, не нужно покупать измерительные приборы или рассчитывать показатели по косвенным параметрам, используя формулы.
Как определить жесткость воды по формуле
Определить жесткость воды можно по формуле. Для определения общих показателей нужно выполнить расчет:
Жо = [Ca2+] + [Mg2+] = (m(Ca2+))/(Э(Ca2+) x V(H2O)) + (m(Mg2+))/(Э(Mg2+) x V(H2O)),
[Ca2+]; [Mg2+] — концентрация ионов кальция и магния, в мг-экв/дм3;
m(Ca2+); m(Mg2+) — содержание ионов в мг;
V(H2O) — объем воды, дм3;
Э -эквивалентная масса ионов* (её значения уже приводились в тексте: Ca2+=20,04; Mg2+=12,16 мг/лили г/моль).
Расчетный результат получается в единицах: мг-экв/дм3.
Далее вычисляют временную или постоянную жёсткость. Рассчитанную величину вычитают из Жо и получают значения всех трёх категорий Ж.
Карбонатная Жк вычисляется по формуле:
Жк = [HCO3-] = (m(HCO3))/(Э(HCO3) х V(H2O))
Значения прочности драгоценных минералов
Испытание на твёрдость хорошо подходит для того, чтобы отличить редкие красивые кристаллы от их стеклянных или искусственных имитаций. К драгоценным камням относят природные минералы в естественном или обработанном виде — алмазы (бриллианты), сапфиры (синие), рубины, изумруды, александриты.
В особых условиях выращивают синтетические аналоги драгоценных камней. Стоят такие самоцветы значительно дешевле. Недобросовестные производители из искусственных кристаллов или ювелирного стекла необходимого цвета изготавливают украшения, после чего предлагают их по тем же ценам, что и естественные. Известная имитация — фианит. Он очень похож на бриллиант, но его стоимость несопоставима с натуральными камнями. Выявить подделку путём нахождения твёрдости по Моосу несложно:
- когда у сапфира значение указывается 7, то велика вероятность, что сделан кабошон из кварца;
- если в паспорте на бриллиант показатель прочности — 8,5, а должен быть 10, становится понятно, что этот камень не имеет природного происхождения (у фианита показатель именно 8,5).
Иногда в доказательство того, что кристалл натуральный, приводят довод: он царапает стекло. Но надо знать, что ювелирное стекло также оставляет след на обычном. В таблице приведены значения для некоторых камней.
Кристалл | Твёрдость по Моосу | Кристалл | Твёрдость по Моосу |
Рубин | 9 | Агат | 6,5―7 |
Александрит | 8,5 | Яшма | 6―7 |
Шпинель | 8 | Амазонит | 6―6,5 |
Топаз | 8 | Нефрит | 6―6,5 |
Аквамарин | 7,5―8 | Рутил | 6―6,5 |
Берилл | 7,5―8 | Родонит | 5,5―6,5 |
Пироп | 7,5―8 | Обсидиан | 5―5,5 |
Турмалин | 7,5―8 | Пурпурит | 4,5 |
Циркон | 6,5―7,5 | Кораллы | 3―4 |
Шкала твёрдости Мооса, несмотря на относительность результатов, остаётся основным инструментом в геологических изысканиях. В полевых условиях каждый переносимый на себе килограмм веса на учёте, а для идентификации неизвестного образца породы достаточно простого ножа и стекла.
Сведения о твёрдости минералов в большинстве справочников приводятся в относительных величинах. Абсолютными значениями интересуется узкий круг специалистов. Другое направление преимущественного использования шкалы Мооса — ювелирное дело. Ориентируясь на показатели твёрдости кристаллов, выбирают способ обработки камня, вариант шлифования и нужные для этого станки и инструменты.
Жесткость в питьевой воде
Под термином жесткость воды понимается количество растворенных и нерастворенных солей, присутствующих в природных водных залежах. Водица может быть слишком мягкой или слишком жесткой. Вредны оба варианта. Недостаток солей нарушает водно-щелочной баланс в организме, избыток вызывает множественные заболевания важных органов: сердца, почек, кожи, печени. При переизбытке солей жидкость имеет горьковато-металлический вкус, может быть мутной, с разными цветовыми оттенками.
Соблюдение нормы жесткости питьевой воды очень важно для потребителей. Солями можно отравиться, они вызывают расстройство желудка, пожелтение кожи, иные неприятности. Высокая концентрация солей жесткости отрицательно сказывается на работе бытовых приборов — примеси образуют трудно-очищающуюся накипь, каменистые известковые отложения. Из-за них образуются шлаки в системе водоснабжения, быстро выходят из строя бытовые/промышленные приборы, сантехника, гидрооборудование.