Contenuto
- Cos'è la scala di durezza Mohs?
- Confronti di durezza
- Procedura di test di durezza Mohs
- Suggerimenti per il test di durezza Mohs
- Durezza di oggetti comuni
- Plettri di durezza
- Più duro del diamante, più morbido del talco?
- Scala di durezza Mohs rispetto ad altri
- Variazioni di durezza in un singolo minerale
- Informazioni sui test di durezza
- Durezza, resistenza e resistenza
- Usi per prove di durezza
- Alcune note sull'ortografia
Kit di durezza Mohs: Un kit di scala di durezza Mohs da laboratorio contenente: (1) talco; (2) gesso; (3) calcite; (4) fluorite; (5) apatite; (6) ortoclasio; (7) quarzo; (8) topazio; e (9) corindone. Il diamante non è incluso nella maggior parte dei kit per contenere i costi. Anche un esemplare di diamante sarebbe così piccolo che dovrebbe essere montato in una maniglia per essere utile. Acquista un kit di durezza minerale.
Cos'è la scala di durezza Mohs?
Uno dei test più importanti per l'identificazione di campioni minerali è il test di durezza Mohs. Questo test confronta la resistenza di un minerale al graffio di dieci minerali di riferimento noti come la scala di durezza Mohs (vedi tabella a sinistra). Il test è utile perché la maggior parte dei campioni di un dato minerale sono molto vicini alla stessa durezza. Ciò rende la durezza una proprietà diagnostica affidabile per la maggior parte dei minerali.
Friedrich Mohs, un mineralogista tedesco, sviluppò la scala nel 1812. Scelse dieci minerali di durezza nettamente diversa che andavano da un minerale molto morbido (talco) a un minerale molto duro (diamante). Ad eccezione del diamante, i minerali sono tutti relativamente comuni e facili o economici da ottenere.
Confronti di durezza
La "durezza" è la resistenza di un materiale ai graffi. Il test viene condotto posizionando un punto acuto di un campione su una superficie non marcata di un altro campione e tentando di produrre un graffio. Ecco le quattro situazioni che potresti osservare confrontando la durezza di due campioni:
- Se il campione A può graffiare il campione B, il campione A è più duro del campione B.
- Se il campione A non graffia il campione B, il campione B è più duro del campione A.
- Se i due campioni sono uguali in durezza, saranno relativamente inefficaci a graffiarsi. Potrebbero essere generati piccoli graffi o potrebbe essere difficile determinare se è stato prodotto un graffio.
- Se il campione A può essere graffiato dal campione B ma non può essere graffiato dal campione C, la durezza del campione A è compresa tra la durezza del campione B e il campione C.
Test di durezza Mohs: Quando si esegue il test, posizionare il campione sconosciuto su un tavolo e tenerlo saldamente in posizione con una mano. Quindi posizionare un punto del campione di riferimento su una superficie piana e non contrassegnata del campione sconosciuto. Premere saldamente il campione di riferimento contro l'ignoto e trascinarlo deliberatamente sulla superficie piana premendo con decisione. Per evitare lesioni, trascinare il campione noto lontano dal proprio corpo e parallelamente alle dita che trattengono il campione sconosciuto.
Procedura di test di durezza Mohs
- Inizia individuando una superficie liscia e non graffiata per i test.
- Con una mano, tenere saldamente il campione di durezza sconosciuta contro un piano del tavolo in modo che la superficie da testare sia esposta e accessibile. Il piano d'appoggio supporta il campione e ti aiuta a tenerlo fermo per il test.
- Tenere uno dei campioni di durezza standard nell'altra mano e posizionare un punto di quel campione contro la superficie piana selezionata del campione sconosciuto.
- Premere con forza il punto del campione standard contro il campione sconosciuto e trascinare con forza il punto del campione standard sulla superficie del campione sconosciuto.
- Esaminare la superficie del campione sconosciuto. Con un dito, rimuovere eventuali frammenti di minerali o polvere prodotta. Il test ha prodotto un graffio? Fare attenzione a non confondere polvere minerale o residui con un graffio. Un graffio sarà una scanalatura distinta nella superficie minerale, non un segno sulla superficie che cancella.
- Eseguire il test una seconda volta per confermare i risultati.
Suggerimenti per il test di durezza Mohs
- Un elenco di minerali in ordine di durezza può essere un riferimento utile. Se si determina che un campione ha una durezza di Mohs 4, è possibile ottenere rapidamente un elenco di potenziali minerali.
- La pratica e l'esperienza miglioreranno le tue abilità durante questo test. Diventerai più veloce e più sicuro.
- Se la durezza del campione sconosciuto è di circa 5 o meno, si dovrebbe essere in grado di produrre un graffio senza molto sforzo. Tuttavia, se il campione sconosciuto ha una durezza di circa 6 o superiore, la produzione di un graffio richiederà una certa forza. Per quei campioni, tenere saldamente l'ignoto contro il tavolo, posizionare il campione standard contro di esso, premere con decisione con determinazione, quindi tenere la pressione lentamente trascinare il campione standard sulla superficie dell'ignoto.
- Non lasciarti ingannare da un campione standard morbido che produce un segno su un sconosciuto sconosciuto. Quel segno è come quello che un gessetto produce su una lavagna. Si cancellerà senza lasciare un graffio. Passa il dito sulla superficie testata. Se è stato prodotto un graffio, ci sarà una scanalatura visibile. Se i segni cancellano, non viene prodotto alcun graffio.
- Alcuni materiali duri sono anche molto fragili. Se uno dei tuoi campioni si rompe o si sbriciola invece di graffiare, dovrai fare molta attenzione mentre conduci il test. Il test di campioni minuscoli o granulari può essere difficile.
- Alcuni esemplari contengono impurità. Se i risultati del test non sono visibilmente conclusivi o se le informazioni del test non sono conformi ad altre proprietà, non esitare a ripetere il test. È possibile che un piccolo pezzo di quarzo (o un'altra impurità) sia stato incorporato in uno dei tuoi campioni.
- Non essere sciocco! Questo è un problema molto comune Alcune persone sfregano casualmente un campione avanti e indietro contro un altro e quindi cercano un segno. Non è così che viene eseguito il test.Viene fatto con un singolo movimento deciso con l'obiettivo di tagliare un graffio.
- Stai attento. Quando si tiene il campione sconosciuto contro il tavolo, posizionarlo in modo che il campione noto non venga tirato su una delle dita.
- Questo test deve essere eseguito su un tavolo da laboratorio o banco di lavoro con una superficie resistente o una copertura protettiva. Non eseguire questo tipo di test su mobili di pregio.
- Prova minuscole particelle o granelli posizionandoli tra due pezzi di un minerale indice e raschiandoli insieme. Se i grani sono più duri del minerale indice, verranno prodotti dei graffi. Se i grani sono più morbidi, imbratteranno.
Durezza di oggetti comuni
Alcune persone usano alcuni oggetti comuni per test rapidi di durezza. Ad esempio, un geologo sul campo potrebbe sempre portare un coltello da tasca. Il coltello può essere utilizzato per un rapido test di durezza per determinare se un campione è più duro o più morbido di Mohs da 5 a 6,5.
Prima di utilizzare questi oggetti come strumenti di test rapidi, è una buona idea confermare la loro durezza. Alcuni coltelli hanno acciaio più duro di altri. Metti alla prova la tua e poi conosci la sua durezza.
Questi oggetti comuni possono anche essere utili se non si dispone di una serie di minerali di riferimento. Abbiamo incluso il quarzo in questo elenco perché è un minerale onnipresente. Nel campo spesso non ci si trova a pochi passi da un pezzo di quarzo.
Plettri di durezza Mohs: Le scelte di durezza sono facili da usare. Hanno uno stilo in ottone e un "pick" in lega che viene utilizzato per le prove di durezza. Posiziona la punta acuminata di un plettro sul tuo campione sconosciuto e trascinalo sulla superficie. Produrrà un graffio, scivolerà sulla superficie o lascerà una traccia di metallo. Sono forniti con una durezza di 2 (un punto di plastica), 3 (un punto di rame) e da 4 a 9 (leghe accuratamente selezionate). Sono ottimi per testare piccoli campioni o per testare piccoli grani incastonati in una roccia. Queste scelte di durezza sono disponibili nel negozio.
Plettri di durezza
Un'alternativa all'utilizzo dei minerali di riferimento per i test è un insieme di "durezze". Queste scelte hanno punte metalliche affilate che puoi usare per test molto accurati. Le scelte consentono un controllo molto maggiore e i loro punti acuti possono essere utilizzati per testare piccoli grani minerali in una roccia.
I picks affilati possono essere usati facilmente e possono produrre un graffio se sono più duri del campione da testare o lasciare una piccola striscia di metallo se sono più morbidi. Esamina il sito del test con un obiettivo manuale per vedere i risultati del test.
Abbiamo usato le scelte di durezza e pensiamo che facciano un ottimo lavoro. Sono più facili da usare e più precisi rispetto ai test con campioni. Possono essere riaffilati quando sono noiosi. L'unico aspetto negativo è il loro prezzo (circa $ 80 per set).
Più duro del diamante, più morbido del talco?
Il diamante non è la sostanza più dura conosciuta, ma i materiali più duri sono molto più rari. I ricercatori hanno riferito che il nitruro di boro e la lonsdaleite di burtzite possono essere più duri del diamante.
È improbabile che troverai un minerale più morbido del talco. Tuttavia, alcuni metalli sono più morbidi. Questi includono: cesio, rubidio, litio, sodio e potassio. Probabilmente non avrai mai bisogno di testare la loro durezza.
Mohs - Confronto della durezza di Vickers: Questo grafico confronta la durezza dei minerali di indice della scala di durezza Mohs (una scala intera) con la loro durezza di Vickers (una scala continua). La durezza Mohs è una resistenza al graffio, mentre la durezza Vickers è una resistenza alla rientranza sotto pressione. Il grafico mostra la grande differenza tra la durezza Vickers di corindone e diamante - che sono solo una unità a parte sulla scala di durezza Mohs.
Scala di durezza Mohs rispetto ad altri
Quando Friedrich Mohs sviluppò la sua scala di durezza nel 1812, erano disponibili pochissime informazioni sulla durezza minerale. Ha semplicemente selezionato dieci minerali che variavano in durezza e li posizionava arbitrariamente su una scala intera da 1 a 10. Era una scala relativa in cui un minerale di durezza sconosciuta poteva essere testato contro un gruppo di dieci minerali indice per vedere dove si posizionava la scala.
La scala Mohs ha superato la prova del tempo ed è stata ampiamente utilizzata in tutto il mondo per oltre 200 anni, principalmente perché è facile da fare, economica e la gente lo capisce rapidamente. Sono stati ideati altri test di durezza, ma nessuno di questi è ampiamente utilizzato.
Una "durezza Mohs" è un confronto relativo in scala intera di "resistenza al graffio". La maggior parte delle altre scale di durezza usano "resistenza all'indentazione sotto uno stilo a cui viene applicata una determinata quantità di pressione per un determinato periodo di tempo". Sebbene questi test differiscono dalla durezza di Moh nella loro procedura, sono tutti test della resistenza agli atomi che vengono spostati dalle loro posizioni per pressione contro la superficie di un campione minerale.
Una di queste scale è la scala di durezza Vickers. Nel test di Vickers, la dimensione della rientranza viene stimata microscopicamente e utilizzata per calcolare un valore di durezza. I valori di durezza di Vickers formano una scala continua che fornisce maggiori informazioni sulla durezza dei minerali rispetto ai valori interi della scala di Mohs. Una tabella che confronta i minerali della scala Mohs con la loro durezza Vickers è mostrata qui insieme a un grafico dei dati. Il grafico mostra che in termini di durezza di Vickers, gli spazi tra i valori interi della scala di Mohs non sono uniformi in larghezza. Inoltre, gli spazi tra i minerali di maggiore durezza Mohs sono molto più ampi di quelli tra i minerali più morbidi. In termini di durezza Vickers, il diamante è enormemente più duro del corindone.
Il modo migliore per conoscere i minerali è studiare con una raccolta di piccoli esemplari che è possibile gestire, esaminare e osservare le loro proprietà. Collezioni di minerali economiche sono disponibili nello Store.
Variazioni di durezza in un singolo minerale
Sebbene i libri di consultazione e i siti Web spesso elencino una singola durezza per ciascun minerale, molti minerali hanno una durezza variabile. Hanno una durezza maggiore o minore a seconda della direzione in cui vengono graffiati.
Un noto esempio di minerale con durezza variabile è la cianite. La cianite si presenta spesso nei cristalli a forma di lama. Questi cristalli hanno una durezza di circa 5 se vengono testati parallelamente all'asse lungo del cristallo e una durezza di circa 7 se vengono testati parallelamente all'asse corto di un cristallo. Perché? Queste diverse direzioni incontrano diversi ambienti di legame nel cristallo di cianite. I legami che resistono ai graffi paralleli all'asse lungo del cristallo lamellare sono più deboli di quelli che si incontrano quando si graffia attraverso la larghezza del cristallo. Le durezze intermedie si incontrano in altre direzioni.
Un altro esempio è il diamante. Le persone che hanno tagliato i diamanti sanno della sua durezza variabile da centinaia di anni. Sanno che parallelamente alle facce di cristallo ottaedriche, un cristallo di diamante è quasi impossibile da vedere e molto difficile da lucidare. Il diamante può essere rotto in questa direzione tagliandolo e il metodo migliore per tagliarlo in questa direzione è con un laser. La direzione più morbida e migliore per segare o lucidare un cristallo di diamante è parallela alle sue facce di cristallo cubico. Questa informazione è una conoscenza critica per gli artigiani che progettano la progettazione di un diamante sfaccettato. Comprenderlo e lavorare con esso consente di risparmiare tempo, risparmiare denaro e creare un prodotto migliore con meno sprechi.
L'erosione può anche influenzare la durezza di un campione minerale. Gli agenti atmosferici cambiano la composizione di minerali, con il prodotto di agenti atmosferici solitamente più morbido del materiale originale. Quando si verifica la durezza o la striscia o altre proprietà di un minerale, il modo migliore per testare è su una superficie appena rotta con una lucentezza attesa che non è stata esposta agli agenti atmosferici.
Informazioni sui test di durezza
Il test di durezza sviluppato da Friedrich Mohs è stato il primo test noto per valutare la resistenza di un materiale ai graffi. È un test comparativo molto semplice ma inesatto. Forse la sua semplicità gli ha permesso di diventare il test di durezza più utilizzato.
Da quando la scala Mohs è stata sviluppata nel 1812, sono stati inventati molti test di durezza diversi. Questi includono test di Brinell, Knoop, Rockwell, Shore e Vickers. Ognuno di questi test utilizza un piccolo "penetratore" che viene applicato al materiale testato con una quantità di forza accuratamente misurata. Quindi la dimensione o la profondità della rientranza e la quantità di forza vengono utilizzate per calcolare un valore di durezza.
Poiché ciascuno di questi test utilizza un apparato diverso e calcoli diversi, non possono essere confrontati direttamente tra loro. Pertanto, se è stato eseguito il test di durezza Knoop, il numero viene generalmente indicato come "Durezza Knoop". Per questo motivo, i risultati del test di durezza Mohs devono essere riportati anche come "durezza Mohs".
Perché ci sono così tanti test di durezza diversi? Il tipo di test utilizzato è determinato dalla dimensione, dalla forma e da altre caratteristiche dei campioni da testare. Sebbene questi test siano abbastanza diversi dal test Mohs, esiste una correlazione tra di loro.
Durezza, resistenza e resistenza
Durante la prova di durezza, ricorda che stai testando "la resistenza ai graffi". Durante il test, alcuni materiali potrebbero non funzionare in altri modi. Potrebbero rompersi, deformarsi o sbriciolarsi invece di graffiarsi. I materiali duri spesso si rompono quando sottoposti a stress. Questa è una mancanza di tenacia. Altri materiali potrebbero deformarsi o sgretolarsi se sottoposti a sollecitazioni. Questi materiali mancano di forza. Tieni sempre presente che stai testando la resistenza ai graffi. Non lasciarti ingannare da altri tipi di guasti nel campione da testare.
Usi per prove di durezza
Il test di durezza Mohs viene utilizzato quasi esclusivamente per determinare la durezza relativa dei campioni minerali. Questo viene fatto come parte di una procedura di identificazione minerale sul campo, in una classe o in un laboratorio quando vengono esaminati campioni facilmente identificabili o dove non sono disponibili test più sofisticati.
Nell'industria, vengono eseguiti altri test di durezza per determinare l'idoneità di un materiale per un processo industriale specifico o un'applicazione specifica per l'uso finale. I test di durezza vengono anche eseguiti nei processi di produzione per confermare che i trattamenti di tempra come ricottura, tempra, tempra o tempra sono stati eseguiti su specifica.
Alcune note sull'ortografia
La scala di durezza Mohs prende il nome dal suo inventore, Friedrich Mohs. Ciò significa che non è necessario un apostrofo quando si digita il nome del test. "Mohs" e "Mohs" non sono corretti.
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