Металлы тверже камня или нет
Обновлено: 17.05.2024
Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.
Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие - настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.
А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:
- Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
- Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
- Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.
10. Тантал
У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.
Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.
9. Бериллий
А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.
Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.
Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.
8. Уран
Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.
Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения - ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.
7. Железо и сталь
Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.
Сталь - это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).
6. Титан
Титан - это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.
Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.
Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.
5. Рений
Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.
Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.
Россия - третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.
4. Хром
По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.
Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.
А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).
3. Иридий
Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.
Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.
2. Осмий
Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.
Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.
1. Вольфрам
Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).
Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых - Хуана Хосе и Фаусто д'Эльхуяра - к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.
Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.
Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности - для изготовления ракетных сопел.
Таблица предела прочности металлов
| Металл | Обозначение | Предел прочности, МПа |
|---|---|---|
| Свинец | Pb | 18 |
| Олово | Sn | 20 |
| Кадмий | Cd | 62 |
| Алюминий | Al | 80 |
| Бериллий | Be | 140 |
| Магний | Mg | 170 |
| Медь | Cu | 220 |
| Кобальт | Co | 240 |
| Железо | Fe | 250 |
| Ниобий | Nb | 340 |
| Никель | Ni | 400 |
| Титан | Ti | 600 |
| Молибден | Mo | 700 |
| Цирконий | Zr | 950 |
| Вольфрам | W | 1200 |
Сплавы против металлов
Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.
Чем выше прочность сплава - тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.
А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.
10 самых тяжелых металлов в мире по плотности
Мы все любим металлы. Машины, велосипеды, кухонная техника, банки для напитков и множество других вещей - все они состоят из металла. Металл - краеугольный камень нашей жизни. Но иногда он бывает очень тяжелым.
Когда мы говорим о тяжести того или иного метала, то обычно имеем в виде его плотность, то есть соотношение массы к занимаемому объёму.
Еще одним способом измерения «веса» металлов является их относительная атомная масса. Самыми тяжелыми металлами по относительной атомной массе являются плутоний и уран.
Если вы хотите узнать, какой металл самый тяжелый, если рассматривать его плотность, то мы рады вам помочь. Вот топ-10 самых тяжелых металлов на Земле с указанием их плотности на кубический см.
10. Тантал - 16,67 г/см³
Десятую строчку в рейтинге занимает синевато-серый, очень твердый металл со сверхвысокой температурой плавления. Несмотря на свою твердость он пластичен, как золото.
Тантал является важным компонентом во многих современных технологиях. В частности, он используется для производства конденсаторов, которые применяются в компьютерной технике и мобильных телефонах.
9. Уран - 19,05 г/см³
Это самый тяжелый элемент на Земле, если учитывать его атомную массу - 238,0289 г/моль. В чистом виде уран представляет собой серебристо-коричневый тяжелый металл, который почти вдвое плотнее свинца.
Как и плутоний, уран служит необходимым компонентом для создания ядерного оружия.
8. Вольфрам - 19,29 г/см³
Считается одним из самых плотных элементов в мире. В дополнение к своим исключительным свойствам (высокая теплопроводность и электропроводность, очень высокая стойкость к воздействию кислот и истиранию) вольфрам также отличается тремя уникальными свойствами:
- После углерода он имеет самую высокую температуру плавления - плюс 3422 ° C. А его температура кипения - плюс 5555 ° C, эта температура примерно сопоставима с температурой поверхности Солнца.
- Сопровождает оловянные руды, однако препятствует выплавке олова, переводя его в пену шлаков. За это и получил свое название, которое в переводе с немецкого означает «волчьи сливки».
- Вольфрам имеет самый низкий коэффициент линейного расширения при нагревании из всех металлов.
7. Золото - 19,29 г/см³
С давних времен люди покупают, продают и даже убивают за этот драгоценный металл. Да что люди, целые страны занимаются скупкой золота. Лидером государств с самыми крупными запасами золота на данный момент является Америка. И вряд ли наступит пора, когда в золоте не будет нужды.
Говорят, что деньги не растут на деревьях, но золото - растет! Небольшое количество золота можно найти в листьях эвкалипта, если тот находится на золотоносной почве.
6. Плутоний - 19,80 г/см³
Шестой самый тяжелый металл в мире - один из самых нужных компонентов для ядерных держав мира. А еще он - настоящий хамелеон в мире элементов. Плутоний демонстрирует красочное состояние окисления в водных растворах, при этом их цвет варьируется от светло-фиолетового и шоколадного до светло-оранжевого и зеленого. Цвет зависит от степени окисления плутония и солей кислот.
5. Нептуний - 20,47 г/см³
Этот металл с серебристым блеском, названный в честь планеты Нептун, был открыт химиком Эдвином Макмилланом и геохимиком Филиппом Абельсоном в 1940 году. Он используется для получения шестого номера в нашем списке, плутония.
4. Рений - 21,01 г/см³
Слово «Рений» происходит от латинского Rhenus, что означает «Рейн». Нетрудно догадаться, что этот металл был обнаружен в Германии. Честь его открытия принадлежит немецким химикам Иде и Вальтеру Ноддакам. Это последний из открытых элементов, у которого есть стабильный изотоп.
Из-за очень высокой температуры плавления рений (в виде сплавов с молибденом, вольфрамом и другими металлами) применяется для создания компонентов ракетной техники и авиации.
3. Платина - 21,40 г/см³
Один из самых драгоценных металлов в этом списке (кроме Осмия и Калифорния-252) используется в самых разных областях - от ювелирного дела до химической промышленности и космической техники. В России лидером по добыче платинового металла является ГМК «Норильский никель». В год в стране добывается около 25 тонн платины.
2. Осмий - 22,61 г/см³
Хрупкий и при этом крайне твердый металл редко используется в чистом виде. В основном его смешивают с другими плотными металлами, такими как платина, для создания очень сложного и дорогого хирургического оборудования.
Название «осмий» происходит от древнегреческого слова «запах». При растворении щелочного сплава осмиридия в жидкости появляется резкое амбре, похожее на запах хлора или подгнившей редьки.
И осмий и иридий (первое место рейтинга) весят примерно в два раза больше свинца (11,34 г/см³).
1. Иридий - 22,65 г/см³ – самый тяжелый металл
Этот металл с полным правом может претендовать на звание элемента с наибольшей плотностью. Однако споры о том, какой же металл тяжелее - иридий или осмий, все-таки ведутся. А все дело в том, что любая примесь может снизить плотность этих металлов, а их получение в чистом виде - очень тяжелая задача.
Теоретическая расчетная плотность иридия составляет 22,65 г/см³. Он почти втрое тяжелее, чем железо (7,8 г/см³). И почти вдвое тяжелее, чем самый тяжелый жидкий металл - ртуть (13,6 г/см³).
Как и осмий, иридий был открыт английским химиком Смитсоном Теннантом в начале 19 века. Любопытно, что Теннант нашел иридий вовсе не целенаправленно, а случайно. Он был обнаружен в примеси, оставшейся после растворения платины.
Иридий в основном используется в качестве отвердителя платиновых сплавов для оборудования, которое должно выдерживать высокие температуры. Он перерабатывается из платиновой руды и является побочным продуктом при добыче никеля.
Название «иридий» переводится с древнегреческого как «радуга». Это объясняется наличием в металле солей разнообразной окраски.
Самый тяжелый металл в периодической таблице Менделеева очень редко встречается в земных веществах. Поэтому его высокая концентрация в образцах породы - маркер их метеоритного происхождения. За год во всем мире добывают около 10 тысяч килограмм иридия. Крупнейший его поставщик - Южная Африка.
Природные камни и шкала твердости Мооса
Метод определения устойчивости к царапанью минералов и соответствующая шкала появилась только в XIX веке. Основной вклад внёс учёный, именем которого и названа таблица – Карл Фридрих Моос.
Первые попытки
Ещё с древности философы и алхимики замечали, что минералы различаются между собой не только цветом, но и прочностью. Одни буквально крошатся в руках, а другие царапают даже металлы.
Учёные Средних веков пытались классифицировать камни по субъективным впечатлениям об их хрупкости. Затем стали применять напильник: им пытались распилить камень. Если это получалось, то минерал считался хрупким, если нет, твёрдым.
Так продолжалось до тех пор, пока в 1811 году Фридрих Моос не предложил определять прочность путём царапанья минералов образцами с известными показателями.
Заслуга Вернера
В 1722 г. математик из Франции Рене Реомюр, а в 1724 г. в Германии Абраам Вернер высказали идею царапать камни другим минералом, признанным наиболее твёрдым из всех пород. Но они не довели дело до конца, определяя прочность небольшого числа минералов. Систематизировать их Вернер стал не только по твёрдости, но и по цвету, запаху, весу и даже вкусу.
При его жизни все минералы делились на 4 группы:
- Поддаются царапанью ногтем.
- Не поддаются ногтю, но от ножа появляется царапина.
- Не остается след от ножа и не появляются искры.
- Металлический нож не оставляет следа, но под действием огнива появляются искры.
Позже именно этот способ царапанья минералов эталоном с известной прочностью лег в основу определения твёрдости Моосом. Таким образом, Вернера можно назвать идейным вдохновителем создателя таблицы, но вся слава досталась именно Моосу.
Интересно! По некоторым данным, Моос был учеником Вернера, который поделился с молодым учёным своими наблюдениями и вычислениями.
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.
Суть метода и поиски учёных
Принцип метода оказался прост: Моос взял гипс и не смог им поцарапать ни один другой камень. Его твёрдость он условно определил как 1.
Следующие минералы он расположил в порядке возрастания твёрдости. Последним камнем под номером 10 оказался алмаз, который не мог поцарапать ни один другой самородок.
Например, твердость равна 7 в том случае, если ни исследуемый самоцвет, ни кварц не повреждают друг друга.
Выбранные эталоны
Учёный выбрал 10 минералов, соответствие одному из которых и называется твёрдостью по шкале Мооса.
В таблице перечислены минералы – эталоны твёрдости.
| Минерал | Свойства | |
| 1 | Тальк | Легко царапается даже ногтем, сам не повредит ни одному минералу. Твёрдость графита примерно та же, именно поэтому в качестве подручного материала при проверке нередко используется простой карандаш. |
| 2 | Гипс | Повреждается ногтем и оставляет царапины на тальке. |
| 3 | Кальцит | Царапает предыдущий эталон. |
| 4 | Флюорит | Повреждает предыдущий эталон, сам царапается ножом. |
| 5 | Апатит | Твёрдость стекла по шкале Мооса 5,5. Следовательно, самоцвет тоже можно повредить стеклом, прилагая большую силу. |
| 6 | Ортоклаз | Царапает стекло при сильном надавливании, сам повреждается напильником из стали. |
| 7 | Кварц | Прочнее стекла и мягче алмаза. |
| 8 | Топаз | Прочный минерал, царапающий кварц, стекло. Шлифуется инструментами с алмазным напылением. |
| 9 | Корунд | Уступает лишь алмазу. |
| 10 | Алмаз | Максимально твёрдый. |
Количественные величины
Шкала Мооса – отражение относительной прочности камней. То есть, если на первом месте стоит тальк, а на 10 – алмаз, то это не значит, что разница между их твёрдостью кратна всего 10.
На самом деле алмаз твёрже талька в 1500 раз. Измеряется абсолютная твёрдость всех самородков на специальных приборах – склерометрах.
Вот так выглядит расширенная таблица минералов с абсолютными показателями.
| Относительная величина | Минерал | Абсолютная величина |
| 1 | Тальк | 1 |
| 2 | Гипс | 3 |
| 3 | Кальцит | 9 |
| 4 | Флюорит | 21 |
| 5 | Апатит | 48 |
| 6 | Ортоклаз | 72 |
| 7 | Кварц | 100 |
| 8 | Топаз | 200 |
| 9 | Корунд | 400 |
| 10 | Алмаз | 1500 |
Кажущиеся недостатки
Несмотря на условность показателей, все попытки доработать шкалу не получали признания. Учёным казалось неверным брать за эталон кальцит из-за того, что его твёрдость меняется. Но аналогичный ему минерал галенит также не стал идеальным по этому показателю.
Поэтому единственной признанной во всем мире системой классификации минералов по твёрдости остается шкала Мооса.
Научные изыскания
Существуют и другие классификации минералов по твёрдости: Кнупа, Бринеля, Роквела или Виккерса. В их основу положена устойчивость камня не к царапанью, а к вдавливанию.
Измерение производится на специальном приборе, надавливающем на минерал с заданной силой. По формуле на основании силы и соответствующей ей глубины ямки рассчитывается прочность. Аппараты различаются между собой, поэтому и цифры получаются разные, не позволяя сравнивать величины разных методов.
Другие учёные придумали технически более сложные способы расчёта. Несмотря на точность показателей, большинству людей понятнее и привычнее сравнивать твёрдость камней по шкале Мооса.
История создания
Для создания шкалы Моос использовал 10 эталонных минералов — тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, красный корунд и алмаз. Минералы он разместил в порядке возрастания их твердости, приняв в качестве отправной точки то, что более твердый минерал царапает более мягкий. Кальцит, например, царапает гипс, а на кальците царапины оставляет флюорит, и все эти минералы заставляют крошиться тальк. Так минералы получили соответствующие значения твердости в шкале Мооса: мел -1, гипс — 2, кальцит — 3, флюорит — 4. Дальнейшие исследования показали, что минералы, твердость которых ниже 6, царапаются стеклом, те, твердость которых выше 6 — царапают стекло. Твердость стекла по данной шкале составляет приблизительно 6,5.
Камни, твердость которых больше 6, обрабатываются алмазом.
Шкала Мооса предназначена лишь для грубой оценки твердости минералов. Более точный показатель — абсолютная твердость.
Шкала твёрдости Мооса для металлов
Царапать можно не только минералы, но и металлы. Определение их твёрдости необходимо в машиностроении, на промышленных предприятиях.
Что это такое
Принцип для металлов аналогичен шкале минералов. Первое место в ней занимает олово с показателем 1,5, а на последнем – карбид вольфрама с твёрдостью 9. Сталь по шкале Мооса располагается в середине (4–4,5), с ней часто делают сплавы для повышения прочности мягких металлов.
Почему нужно знать твёрдость металлов
От показателя зависит:
- износостойкость изготовленных из металла деталей;
- метод их обработки;
- способность влиять на другие материалы.
Металлические сплавы
Для ювелирных изделий чаще всего используются сплавы драгоценных металлов. Смешивание мягкого и дешёвого металла с более твёрдым способно повысить прочность сплава, не увеличивая его стоимость.
Ювелирные камни
Все минералы, твердость которых по шкале меньше 7, считаются мягкими, тех, что выше 7 — твердыми. Твердые минералы поддаются обработке алмазами, многообразие возможных огранок, прозрачность и редкость делают их идеальными для использования в ювелирном деле.
Твердость алмаза по шкале Мооса составляет 10. Алмазы гранятся таким образом, чтобы при обработке потеря в массе камня была минимальной. Обработанный алмаз и называют бриллиантом. Благодаря своей высокой твердости и устойчивости к высоким температурам, бриллианты практически вечны.
Твердость рубина и сапфира несколько ниже твердости алмаза и составляет 9 по шкале Мооса. Ценность этих камней, а также изумрудов, зависит от окраски, прозрачности и количества дефектов — чем прозрачнее камень, интенсивнее цвет и чем меньше в нем трещин, тем выше цена.
Шкала Мооса для минералов
Шкала, предложенная Карлом Моосом, позволяет отнести минерал к тому или иному классу и сравнить их между собой. Важно понять, что она относительна, а абсолютная твёрдость измеряется только прибором под названием склерометр.
Понятие твёрдость минерала
Твёрдостью минерала в научной терминологии обозначается свойство предмета сопротивляться внедрению другого твёрдого тела.
Принцип работы по шкале
Умея работать со шкалой, легко вычислить класс, к которому принадлежит найденный материал.
Например, геолог во время работы находит самородок. Помимо внешних характеристик он может определить твёрдость, проведя по камню лезвием ножа. Если на нём не остаётся царапины, то показатель выше 6. Затем этим самоцветом пробуют повредить стекло: в зависимости от результата присваивается показатель прочности.
Возможность определения класса минерала подручными средствами
Принципом определения прочности минералов по Моосу в настоящем активно пользуются геологи, археологи, искатели драгоценных минералов. Камнерезы определяют возможность обработки породы тем или иным минералом.
Например, твёрдость гранита по шкале Мооса 5–7, что позволяет инструментами на его основе обрабатывать многие самородки. При отсутствии эталона используются соответствующие им по прочности подручные материалы.
| Твёрдость | Эталон |
| 1 | Грифель простого карандаша |
| 2 | Каменная соль |
| 2–2,5 | Ноготь |
| 2,5–3 | Твёрдость золота по шкале Мооса |
| 3,5 | Медная монета |
| 4–5 | Гвоздь |
| 5,5 | Стекло |
| 6 | Нож |
| 6,5 | Напильник (сталь) |
| 7 | Напильник (закалённая сталь) |
| 8 | Минерал повреждает стекло |
| 9–10 | Разрезает стекло |
Шкала твердости Мооса
Шкала Мооса (минералогическая шкала твёрдости) представляет собой качественную порядковую шкалу, характерезующую стойкость различных минералов к царапанию. Используется для определения относительной твердости образцов минералов.
Основана на способности более твердого материала царапать более мягкий материал.
Шкала содержит 10 минералов в качестве эталонных, упорядочивая их в порядке возрастания твердости от очень мягкого (тальк) до очень твердого (алмаз).
Все минералы из таблицы, кроме алмаза, относительно распространены и их легко или недорого получить.
Если минерал царапет эталон, значит его твердость — выше, если он царапается эталоном — ниже.
Шкала Мооса создана в 1812 году и названа в честь изобретателя немецкого геолога и минеролога Фридриха Мооса. С тех пор было изобретено множество различных методов определения твердости: метод Бринеля, Кнупа, Роквелла, Шора, Виккерса.
Определение твердости по Моосу — это относительное целочисленное сравнение устойчивости к царапинам.
Другие методы измерения твердости оперируют устойчивостью к вдавливанию. Для испытаний используется «Индентор» который вдавливается в исследуемый образец с тщательно измеренной силой. Затем размер или глубина выемки на образце и величина силы используются для расчета значения твердости. Поскольку в каждом из этих тестов используются разные аппараты и разные расчеты, их нельзя сравнивать напрямую друг с другом.
Шкала Мооса получила широкое распространение т.к. метод определения твердости прост в исполнении, недорог и люди быстро его понимают.
Несмотря на недостаточную точность, шкала актуальна для полевых геологов, которые используют её для грубой идентификации минералов когда исследуются легко идентифицируемые образцы или когда нет возможности использовать более сложные тесты.
Некоторые используют легкодоступные предметы для быстрого испытания. Например геолог может иметь карманный нож, которым можно определить является ли образец тверже или мягче чем значение 5-6,5 по Моосу.
Ниже представлена расширенная таблица веществ, минералов, драгоценных камней:
| Вещество или минерал | Твердость по Моосу |
| Пирофиллит, молибденит | 1-2 |
| Боксит, уголь | 1-3 |
| Лимонит | 1-5 |
| Лед, сахар, галлий, стронций, индий, олово, барий, таллий, свинец, графит | 1,5 |
| Гипс, кальций | 1,5-2 |
| Сера | 1,5-2,5 |
| Сильвит, глауконит, кадмий, селен | 2 |
| Каменная соль, киноварь, хлорит, висмут, янтарь | 2-2,5 |
| Мусковит | 2-3 |
| Серебро, золото, галенит, медь, биотит, слюда | 2,5-3 |
| Алюминий, известняк, кальцит, борная кислота, нитрофоска | 3 |
| Арагонит, витерит, ангидрит | 3-3,5 |
| Жемчуг, латунь, мышьяк | 3-4 |
| Серпентин | 3-5 |
| Сфалерит, родохрозит, малахит, доломит, куприт, халькопирит, азурит, барит | 3,5-4 |
| Сидерит, пирротин, доломит | 3,5-4,5 |
| Флюорит, бронза фосфористая | 4 |
| Мрамор | 4-5 |
| Зубная эмаль, асбест, апатит, марганец, цирконий , палладий , обсидиан | 5 |
| Титанит, монацит | 5-5,5 |
| Нефрит, уранинит, ильменит, энстатит, керамогранит (полированный) | 5-6 |
| Магнетит | 5-6,5 |
| Нефелин, авгит, арсенопирит, актинолит, бустамит, кобальтит | 5,5-6 |
| Родонит, диопсид, опал, железняк красный | 5,5-6,5 |
| Титан, германий , ниобий , родий , уран | 6 |
| Рутил, пирит, пренит, плагиоклаз, ортоклаз, амазонит, андезин, анортоклаз, бенитоит, гельвин, иридий | 6-6,5 |
| Кремний | 6,5 |
| Яшма | 6,5-7 |
| Агат, цоизит, эпидот, касситерит, пиролюзит | 6-7 |
| Марказит | 6-7,5 |
| Гранит, танзанит, сподумен, оливин, жадеит, аксинит, хризопраз, жадеит | 6,5-7 |
| Силлиманит, гранат | 6,5-7,5 |
| Кварц, каменная галька, аметист, авантюрин, форстерит, осмий, силикон, рений , ванадий | 7 |
| Турмалин, кордиерит, альмандин, борацит, кордиерит, данбурит | 7-7,5 |
| Циркон, андалузит, эвклаз, гамбергит, сапфирин | 7,5 |
| Изумруд , закаленная сталь, вольфрам, шпинель, берилл, бериллий, аквамарин, красный берилл, ганит, пейнит | 7,5-8 |
| Топаз, Фианит | 8 |
| Хризоберилл, александрит, холтит | 8,5 |
| Керамогранит (неполированный) | 8,5 |
| Корунд, рубин, сапфир, алунд, хром | 9 |
| Муассанит, бор | 9,5 |
| Карборунд | 9-10 |
| Алмаз, карбонадо | 10 |
© 2014-2019 Все права на материалы, находящиеся на сайте, охраняются в соответствии с законодательством РФ.
Замечания
Шкала позволяет оценить прочность материала лишь приблизительно и сравнить образцы между собой.
Непостоянная величина
Изобретенная Моосом шкала не учитывает слоистое строение некоторых камней и различия в спайности пород. Поэтому при повреждении разных участков одного и того же минерала показатели твёрдости могут различаться.
Важно! Даже направление царапины может повлиять на конечный результат. Так, обсидиан имеет показатель 5–5,5, он зависит от разного состояния минерала.
На показатель влияют примеси в самоцвете, вариации ориентации кристаллической решётки.
Шкала Мооса
При описании свойств гранита и мрамора – горных пород, наиболее часто используемых при изготовлении надгробных памятников, нередко упоминается так называемая шкала твердости Мооса. Для чего и как она используется, расскажем в нашей статье.
Прежде всего, необходимо понять, зачем необходимо определение твердости камня или металла. Если речь идет о покупателе, то твердость является показателем долговечности и – как следствие – стоимости изделия. Речь может идти как о памятнике из натурального камня, так и, например, о драгоценностях или украшениях. Самый простой пример, известный практически каждому – это способность алмаза царапать стекло. Отсюда берет свое начало самый популярный способ определения подлинности камня.
Но вернемся к изготовлению памятников. Твердость камня исключительно важна для мастера-камнереза, поскольку она определяет целый ряд моментов:
- трудозатраты и время на обработку заготовки;
- инструмент, необходимый для работы;
- применяемые методики камнеобработки;
- возможность реализовать тот или иной художественный замысел.
Как видим, твердость камней по шкале Мооса имеет широкий спектр применения в коммерческой и промышленной камнеобработке, а ее ценность для специалиста сложно переоценить.
Теперь перенесемся на два столетия назад к истории возникновения шкалы Мооса и ее создателю.
Карл Фридрих Кристиан Моос (Carl Friedrich Christian Mohs) родился 29 января 1773 года в немецком городе Гернроде. История практически не сохранила фактов о его детских и юношеских годах. Известно лишь что Моос посещал Галле-Виттенбергский университет, где изучал химию, физику и математику. После окончания университета и вплоть до 1801 года Моос работал в простой шахте, дослужившись до должности штейгера (шахтного мастера).
В 1802 году Моос переезжает в Австрию. Первой его работой стала систематизация частной коллекции минералов. В 1812 году он обосновывается в австрийском городе Грац, где под руководством эрцгерцога Иоганна Австрийского работает над созданием местного музея и научной академии (впоследствии известной как Грацский технический университет).
Карл Фридрих Христиан Моос -
создатель шкалы измерения твердости
Наиболее известным научным достижением Фридриха Мооса стала разработка им шкалы механической твердости минералов. В свое время это было оригинальным решением, поскольку ученые и инженеры ранжировали минералы по их химическому составу, не прибегая к механическому воздействию.
Моос выбрал наиболее практичный и простой способ, предложив шкалу из 10 позиций. Десятую занял самый прочный (в свое время) минерал алмаз, на первой расположился наиболее мягкий тальк. Между ними ученый расположил еще восемь эталонных минералов, которые обозначили промежуточные позиции. В результате получилась следующая таблица:
| Относительная твердость | Название минерала | Химическая формула | Аналоги |
|---|---|---|---|
| 1 | Тальк | Mg3Si4O10(OH)2 | Графит |
| 2 | Гипс | CaSO4·2H2O | Слюда |
| 3 | Кальцит (известковый шпат) | CaCO3 | Золото, серебро |
| 4 | Флюорит (плавиковый шпат) | CaF2 | Доломит |
| 5 | Апатит | Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) | Гематит, лазурит |
| 6 | Ортоклаз (калиевый полевой шпат) | KAlSi3O8 | Опал |
| 7 | Кварц (диоксид кремния) | SiO2 | Гранат, турмалин |
| 8 | Топаз | Al2SiO4(OH-,F-)2 | Аквамарин, изумруд |
| 9 | Корунд | Al2O3 | Сапфир, рубин |
| 10 | Алмаз (углерод) | C | Эльбор |
Достаточно странно видеть «по обе стороны» шкалы фактически один и тот же элемент – углерод в виде графита и алмаза. Впрочем, из школьного курса химии можно вспомнить, что алмаз обладает исключительной твердостью лишь благодаря своей сверхплотной кристаллической решетке.
В настоящее время по твердости с алмазом могут конкурировать лишь две его модификации – фуллерит и лонсдейлит, превосходящие его по этому параметру на 58% и 110% соответственно.
Для того, чтобы облегчить проведение замеров в полевых условиях, приведем показатели твердости для предметов, которые гарантированно можно найти в любом кармане:
| Относительная твердость | Название |
|---|---|
| 2.5 | Человеческий ноготь |
| 3.5 | Медная монета |
| 5.5 | Стекло |
| 6 | Лезвие ножа |
| 6.5 | Напильник |
Как видно из таблицы, закаленная сталь, из которой изготавливают напильники, заметно тверже стекла, но уступает кварцу, имеющему твердость драгоценного камня. Благодаря этому свойству, ювелиры и огранщики долгое время использовали простой напильник или надфиль для определения стеклянных подделок, пока их не сменил гораздо более технологичный рефрактометр.
Теперь приведем показатели твердости для материалов, используемых при изготовлении памятников:
| Относительная твердость | Камень |
|---|---|
| 3.5 | Мрамор |
| 6.5 | Гранит |
Как видим, мрамор – при всей его эстетичности – весьма и весьма мягок и подвержен эррозии и другим внешним воздействиям. Поэтому, в отличие от гранита, мрамор должен проходить специальную обработку перед установкой памятника на кладбище.
Наконец, укажем твердость металлов, из которых изготавливаются декоративные аксессуары и фурнитура для памятников:
| Относительная твердость | Металл |
|---|---|
| 3 | Бронза |
| 3 | Медь |
| 4 | Латунь |
Данная таблица наглядно демонстрирует причину, по которой изготовители итальянской бронзы на памятники практически полностью перешли на использование латуни – несмотря на ее недостаточно насыщенный, белесый цвет.
В заключение необходимо заметить, что все вышесказанное верно только применительно к веществам в чистом виде. Об этом необходимо знать и помнить, поскольку в наше время производители часто добавляют к металлам примеси для повышения их твердости и прочности. Так, например, в золото (индикатор MOHS 3) часто добавляют никель (значение MOHS 4) – чтобы улучшить показатели прочности готового изделия.
Несмотря на то, что до настоящего времени шкала определения твердости Мооса не потеряла свой актуальности, особенно при проведении полевых измерений, с середины прошлого века геологи и минерологи перешли на склерометры, использующие инденторы – специальные элементы, представляющие собой шарики, конусы или пирамиды, изготовленные из закаленной стали, высокопрочного сплава или алмаза. Но даже значительно превосходя изобретение двухсотлетней давности по точности измерений, современные склерометры не могут даже приблизиться к диапазону значений шкалы Мооса.
Компанию, которая изготоваливает надгробные памятники в вашей области, вы найдете в разделе Изготовление памятников нашего ритуального справочника
Индивидуальные предприниматели и компании, предлагающие благоустройство могил в Вашем регионе
Камни и Металлы
Камни и металлы на нашей планете используются повсеместно, они неотъемлемая часть нашей жизни и касаются абсолютно всех ее сфер. Строительство дома, приготовление и выращивание пищи, одежда, украшения, оружие и т.д., везде используются камни и металлы, в той или иной степени. На нашей планете, камни и металлы имеют свою классификацию, но с точки зрения духовного развития это деление не имеет никакого значения. Драгоценность камней определили сами люди, изначально же, создавая камни, наши создатели не прописывали различий между камнем на пляже или улице или камнем драгоценным, добытым где-либо. Камни и металлы присутствуют далеко не на всех планетах, как в низших, так и в высших измерениях.
Начнем с камней. Как я уже рассказывал в предыдущих статьях, мы все начинаем своё развитие в качестве душ с минерального царства, то есть с камней. У каждого камня есть своя душа, которая, воплощаясь, находится в определенном камне столько времени, сколько прописано в программе у этой души на тонком плане, а затем, когда программа заканчивается, душа уходит с планеты и продолжает своё развитие в других воплощениях на других планетах. Сам же камень, оставаясь на земле, будет служить временным «домом» для какой-либо другой души. У каждого камня, то есть у души, которая в нем находится, есть свои способности, но они, естественно, отличаются от тех, которые прописаны людям, так как уровень развития и опыт совершенно разные. Как будет выглядеть камень, прописывается также в программе и является опытом для души, воплощающейся в этом камне. Как и у человека, у каждого камня есть своя энергия, от которой очень многое зависит, например, на нашей планете существует 216 камней, которые были созданы темными, и их энергия очень плохо влияет на людей. Раньше этих камней было в разы больше, но когда светлые начали убирать с планеты темных, то они убрали и большую часть камней. Эти 216 камней содержат в себе очень много мощной негативной энергии и на человека и его жизнь они влияют очень серьезно и негативно, начиная от ухудшения всех сфер жизни и заканчивая укорочением самой жизни человека. На данный момент эти камни убирают с планеты через специальных людей, у которых прописано в программе находить эти камни.
На нашей планете существуют искусственные камни и природные, самым главным отличием этих камней является то, что в искусственных камнях души нет, и они не имеют никаких свойств, в отличие от природных камней. Самыми главными свойствами природных камней для человека являются: а. набор дополнительной энергии, которая будет увеличиваться, в зависимости от чистоты камня, б. избавление от негативной энергии, в. обеспечение защиты человека, сила которой зависит от чистоты камня. Казалось бы, как всё хорошо и замечательно, но тут нужно уточнить, что все эти свойства будут работать лишь в том случае, если человек носит именно тот камень, который прописан у него в программе. Если человек носит какой-либо камень лишь потому, что он ему понравился, но по программе этот камень человеку не подходит, то, во-первых свойства камня, которые я перечислил выше, проявлять себя не будут, а во-вторых человек может себе навредить, используя то, что не подходит по программе и вызвать ровно противоположный эффект.
Исходя из того, что у каждого камня есть душа, у которой, в свою очередь есть прописанная программа на тонком плане, то в каждый камень можно дополнительно, через контактера, прописано что-либо, например защиты или какие-либо свойства, необходимые для помощи его владельцу, но в прописывании свойств есть определенные ограничения. Ограничения включают в себя, например то, что в камень нельзя прописать, например, повышенный финансовый доход для человека. В таких случаях часть желаемого можно прописать в свою программу, а часть в программу камня, но даже при этом, выше, чем прописано в программе человек получить не сможет, ни благодаря свойствам камня, ни без него. Размер камня не играет при этом никакой роли. Не важно, какой величины камень, работать одинаково будет, как большой камень, так и самый маленький. В отличие от металла, камень даёт на 30% больше энергии, но для того, чтобы всё свойства, заложенные в камне действовали на человека, камень необходимо носить с собой, потому, что только присутствуя при человеке, камень создает защитное поле вокруг человека и все его свойства полноценно проявляются.
Камни на нашей планете принято считать чем-то особенным, уникальным и сверхъестественным, поэтому существует очень много различных мифов, связанных с камнями. Например:
В общедоступных источниках, содержится очень много информации о камнях, что каждый камень имеет четко определенные свойства (например, лечить заболевания и т.д.) и нося его, человек будет пользоваться этим свойством, но, к сожалению это миф. Далеко не во всех камнях изначально прописаны какие-либо свойства и, как я и указывал выше, проявлять свои свойства камень будет лишь в том случае, если он прописан у человека в программе.
2. Очень распространена информация, по поводу того, что через камень можно получать информацию и предсказывать будущее, но это не происходит повсеместно. Давать информация при помощи камней могут только те люди, которые это делать умеют и это скорее исключение.
3. Что же касается маятника, то в этом случает, очень важно какой камень используется в маятнике, подходит ли он человеку и прописано ли у человека в программе, получать информацию таким образом.
4. Очень много информации, что у нашей планеты есть свой камень, который ее заряжает и питает, но на самом деле нет таких камней. То, о чем идет речь не является камнем, а скорее это объекты, привезенные на нашу планету сущностями, и состоят они из материалов, которых на нашей планете нет. Они такие же твердые, но не являются камнями.
5. В пирамидах нет, и никогда не было, никаких камней, получающих или отдающих какую-либо энергию.
Всё то, что я писал выше для камней, касается и металлов, но у металлов есть несколько своих важных отличий.
Прежде всего, металлы нужны людям лишь до 10 измерения, дальше, когда душа уже будет более развита, то металл не сможет никак помогать, и не будет давать никаких свойств, полезных для души.
2. Очень важно помнить, что для максимального эффекта, человек может сочетать камни и металлы в одном изделии, но естественно, эти камни и металлы должны человеку подходить по программе. При таком сочетании, эффект усиливается и доходит до своего максимума для человека.
3. Выше я уже говорил, что камни дают на 30% больше энергии человеку, но при этом металлы дают примерно настолько же больше защиты человеку. Защита очень разнообразная: от порчи, сглаза, негатива и т.д. Поэтому грамотное сочетание камней и металлов дадут очень хороший эффект для человека.
4. По классификации учителей камни и металлы относятся к минеральному царству, но по своему развитию, металлы всё же выше камней.
5. Помимо сочетания камней и металлов, металлы можно сочетать также и друг с другом, но лишь в том случае, если оба металла человеку подходят. В противном случае этого лучше не делать.
Для кого же будут особенно полезны камни и металлы? Самую большую пользу для себя, от камней и металлов, извлекут люди, которые не медитируют, а также люди, которым медитации для набора энергии, по тем или иным причинам, недостаточно и они теряют очень много энергии. Также очень помогут камни и металлы неразвитым душам, которые живут первые жизни после животного царства и их душа только начинает свой путь в духовном развитии. Еще один очень важным плюсом является то, что от взаимодействия с человеком камни также получают пользу и выражается она в том, что они начинают развиваться быстрее. Такое выгодное «сотрудничество» в итоге хорошо как для человека, так и для самого камня. Вселенная удивительна и многогранна и в ней всегда можно найти массу интересного и полезного, камни и металлы тому яркое подтверждение.
Читайте также: