Шкала Мооса - 10-бальна шкала, створена Карлом Фрідріхом Моосом в 1812 році, яка дозволяє порівнювати твердість мінералів. Шкала дає якісну, а не кількісну оцінку твердості того чи іншого каменю.

Історія створення

Для створення шкали Моос використав 10 еталонних мінералів - тальк, гіпс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, червоний корунд і алмаз. Мінерали він розмістив у порядку зростання їх твердості, прийнявши в якості відправної точки, що більш твердий мінерал дряпає більш м'який. Кальцит, наприклад, дряпає гіпс, а на кальците подряпини залишає флюорит, і всі ці мінерали змушують кришитися тальк. Так мінерали отримали відповідні значення твердості за шкалою Мооса: крейда -1 гіпс - 2 кальцит - 3 флюорит - 4. Подальші дослідження показали, що мінерали, твердість яких нижче 6 дряпаються склом, ті, твердість яких вище 6 - дряпають скло. Твердість скла по даній шкалі становить приблизно 65.


Камені, твердість яких більше 6 обробляються алмазом. Шкала Мооса призначена лише для грубої оцінки твердості мінералів. Більш точний показник - абсолютна твердість.

Розташування мінералів у шкалі Мооса

Мінерали в шкалі розташовані в порядку твердості. Самий м'який має твердість 1 дряпається нігтем, наприклад, тальк (крейда). Далі йдуть кілька більш тверді мінерали - улексит, бурштин, мусковіт. Їх твердість за шкалою Мооса невелика - 2. Такі м'які мінерали не шліфуються, що обмежує їх застосування в ювелірній справі. Красиві камені з невисокою твердістю відносяться до виробним, і зазвичай коштують недорого. З них часто виготовляють сувеніри.


Мінерали з твердістю від 3 до 5 легко дряпаються ножем. Гагат, родохрозит, малахіт, родоніт, бірюза, нефрит часто шліфуються кабошоном, добре поліруються (зазвичай із застосуванням оксиду цинку). Ці мінерали не стійкі до дії води. Тверді ювелірні мінерали, алмази, рубіни, смарагди, сапфіри, топази і гранати, обробляють в залежності від прозорості, забарвлення, наявності домішок. Зірчасті рубіни або сапфіри, наприклад, гранят кабошонами, щоб підкреслити незвичайність каменю, прозорі різновиди гранят овалами, колами або краплями, зразок діамантів.

Твердість за шкалою Мооса



Приклади мінералів



1



Тальк, графіт



2



Улексит, мусковіт, бурштин



3



Біотит, хризоколла, гагат



4



Родохрозит, флюорит, малахіт



5



Бірюза, родоніт, лазуирит, обсидіан



6



Бенитоит, ларимар, місячний камінь, опал, гематит, амазоніт, лабрадор



7



Аметист, гранат, різновиди турмаліну індіголіт, верделит, рубеліт, шерл), моріон, агат, авантюрин, цитрин



8



Зелений корунд (смарагд), геліодор, топаз, пейнит, тааффеит



9



Червоний корунд (рубін), синій корунд (сапфір), лейкосапфір



10



Алмаз

Ювелірні камені

Всі мінерали, твердість яких за шкалою менше 7 вважаються м'якими, тих, що вище 7 - твердими. Тверді мінерали піддаються обробці алмазами, різноманіття можливих огранок, прозорість і рідкість роблять їх ідеальними для використання в ювелірній справі. Твердість алмазу за шкалою Мооса становить 10. Алмази грануються таким чином, щоб при обробці втрата в масі каменя була мінімальною. Оброблений алмаз називають діамантом. Завдяки своїй високій твердості і стійкості до високих температур, діаманти практично вічні.
Твердість рубіна і сапфіра трохи нижче твердості алмазу і становить 9 по шкалі Мооса. Цінність цих каменів, а також смарагдів, залежить від кольору, прозорості та кількості дефектів - чим прозоріше камінь, інтенсивніше колір і чим менше в ньому тріщин, тим вище ціна.

Напівдорогоцінне каміння

Кілька нижче алмазу й корунду цінуються топази і гранати. Їх твердість за шкалою Мооса становить 7-8 балів. Ці камені добре піддаються обробці алмазом. Ціна безпосередньо залежить від кольору. Чим насиченіший колір топазу або граната, тим дорожче буде коштувати виріб з ним. Найбільш високо цінуються надзвичайно рідкісні жовті топази і фіолетові гранати (маджорити). Останній камінь настільки рідкісний, що ціна його може бути вище, ніж чистого діаманта. Кольорові турмаліни: рожевий (рубеліт), синій (індіголіт), зелений (верделит), кавуновий турмалін також відносять до напівкоштовних каменів. Прозорі турмаліни високої якості зустрічаються в природі дуже рідко, тому й коштують іноді набагато дорожче пиропов і блакитних топазів, а за кавуновими (рожево-зеленими) камінням колекціонери не втомлюються полювати. Твердість каменів по шкалі Мооса досить висока і становить 7-75 балів. Ці камені добре піддаються шліфовці, не змінюють колір, а знайти ювелірний виріб з яскравим прозорим турмаліном - справжня удача. Чорна різновид турмаліну (шерл) відноситься до виробним камінню. Шерл твердий, але разом з тим крихкий камінь, який може легко зруйнуватися при обробці. Саме з цієї причини чорні турмаліни найчастіше продають необробленими. Шерл вважається сильним захисним талісманом.

Промислове застосування

Мінерали та гірські породи з високою твердістю знаходять широке застосування в промисловості. Наприклад, твердість граніту по шкалі Мооса - від 5 до 7 в залежності від кількості в ньому слюди. Ця тверда гірська порода широко використовується в будівництві в якості матеріалу для обробки.
Безбарвні сапфіри або лейкосапфири, незважаючи на високу твердість і відносну рідкість, не користуються попитом у ювелірів, зате широко застосовуються в лазерних та інших оптичних установках.

Практичне застосування шкали

Незважаючи на те, що шкала твердості Мооса дає тільки якісну, а не кількісну оцінку, вона широко використовується в геології. З допомогою шкали Мооса геологи і минералоги можуть приблизно ідентифікувати невідому породу в залежності від її схильності подряпин ножем або склом. Майже у всіх довідкових джерелах вказується твердість мінералів саме за шкалою Мооса, а не їх абсолютна твердість. В ювелірній справі шкала Мооса також широко застосовується. Від твердості каменю залежить спосіб його обробки, можливі варіанти шліфовок і необхідні для цього інструменти.

Інші шкали твердості

Шкала Мооса - не єдина шкала твердості. Існує кілька інших шкал, створених на основі здатності мінералів та інших матеріалів чинити опір деформації. Найвідоміша з них - шкала Роквелла. Метод Роквелла простий - він заснований на вимірюванні глибини проникнення идентора вглиб досліджуваного матеріалу. Як идентора зазвичай використовується алмазний наконечник. Варто зауважити, що мінерали рідко піддаються дослідженню за методом Роквелла, зазвичай він застосовується для металів і сплавів. Схожим чином будується шкали твердості Шора. Метод Шора дозволяє визначати твердість як металів, так і більш еластичних матеріалів (каучуку, пластмаси).