Главная

Статьи

Шкала твердості Мооса показники твердості граніту і мармуру

При описі властивостей граніту і мармуру - гірських порід, найбільш часто використовуваних при виготовленні надгробних пам'ятників, нерідко згадується так звана шкала твердості Мооса. Для чого і як вона використовується, розповімо в нашій статті.

Перш за все, необхідно зрозуміти, навіщо необхідно визначення твердості каменю або металу. Якщо мова йде про покупця, то твердість є показником довговічності і - як наслідок - вартості виробу. Може йтися як про пам'ятку з натурального каменю, так і, наприклад, про коштовності або прикрасах. Найпростіший приклад, відомий практично кожному - це здатність алмаза дряпати скло. Звідси бере свій початок найпопулярніший спосіб визначення автентичності каменю.

Але повернемося до виготовлення пам'ятників . Твердість каменю виключно важлива для майстра-каменеріза, оскільки вона визначає цілий ряд моментів:

  • трудовитрати і час на обробку заготовки;
  • інструмент, необхідний для роботи;
  • застосовувані методики обробки каменю;
  • можливість реалізувати той чи інший художній задум.

Як бачимо, твердість каменів за шкалою Мооса має широкий спектр застосування в комерційної та промислової камнеобработке, а її цінність для фахівця складно переоцінити.

Тепер перенесемося на два століття назад до історії виникнення шкали Мооса і її творцю.

Карл Фрідріх Крістіан Моос (Carl Friedrich Christian Mohs) народився 29 січня 1773 в німецькому місті Гернроде. Історія практично не зберегла фактів про його дитячі та юнацькі роки. Відомо лише що Моос відвідував Галле-Віттенбергського, де вивчав хімію, фізику і математику. Після закінчення університету і аж до 1801 року Моос працював в простій шахті, дослужившись до посади штейгера (шахтного майстра).

У 1802 році Моос переїжджає до Австрії. Першою його роботою стала систематизація приватної колекції мінералів. У 1812 році він оселяється в австрійському місті Грац, де під керівництвом ерцгерцога Йогана Австрійського працює над створенням місцевого музею і наукової академії (згодом відомої як Грац технічний університет).

При описі властивостей граніту і мармуру - гірських порід, найбільш часто використовуваних при виготовленні надгробних пам'ятників, нерідко згадується так звана шкала твердості Мооса

Карл Фрідріх Християн Моос -
творець шкали вимірювання твердості

Найбільш відомим науковим досягненням Фрідріха Мооса стала розробка їм шкали механічної твердості мінералів. Свого часу це було оригінальним рішенням, оскільки вчені та інженери ранжирували мінерали по їх хімічним складом, не вдаючись до механічного впливу.

Моос вибрав найбільш практичний і простий спосіб, запропонувавши шкалу з 10 позицій. Десяту зайняв найміцніший (свого часу) мінерал алмаз, на першій розташувався найбільш м'який тальк. Між ними вчений розташував ще вісім еталонних мінералів, які позначили проміжні позиції. В результаті вийшла наступна таблиця:

Відносна твердість Назва мінералу Хімічна формула Аналоги 1 Тальк Mg3Si4O10 (OH) 2 Графіт 2 Гіпс CaSO4 · 2H2O Слюда 3 Кальцит (вапняний шпат) CaCO3 Золото, срібло 4 Флюорит (плавиковий шпат) CaF2 Доломит 5 Апатит Ca5 (PO4) 3 (OH-, Cl-, F-) Гематит, лазурит 6 Ортоклаз (калієвий польовий шпат) KAlSi3O8 Опал 7 Кварц (діоксид кремнію) SiO2 Гранат, турмалін 8 Топаз Al2SiO4 (OH-, F-) 2 Аквамарин, смарагд 9 Корунд Al2O3 Сапфір, рубін 10 Алмаз (вуглець) C Ельбор

Досить дивно бачити «по обидва боки» шкали фактично один і той же елемент - вуглець у вигляді графіту і алмазу. Втім, зі шкільного курсу хімії можна згадати, що алмаз має виняткову твердістю лише завдяки своїй надщільного кристалічній решітці.

В даний час по твердості з алмазом можуть конкурувати лише дві його модифікації - фуллерит і лонсдейліт, що перевершують його за цим параметром на 58% і 110% відповідно.

Для того, щоб полегшити проведення замірів в польових умовах, наведемо показники твердості для предметів, які гарантовано можна знайти в будь-якій кишені:

Відносна твердість Назва 2.5 Людський ніготь 3.5 Мідна монета 5.5 Скло 6 Лезо ножа 6.5 Напильник

Як видно з таблиці, загартована сталь, з якої виготовляють напилки, помітно твердіше скла, але поступається кварцу, що має твердість дорогоцінного каменю. Завдяки цій властивості, ювеліри і огранщики довгий час використовували простий напилок або надфіль для визначення скляних підробок, поки їх не змінив набагато більш технологічний рефрактометр.

Тепер наведемо показники твердості для матеріалів, використовуваних при виготовленні пам'ятників:

Відносна твердість Камінь 3.5 Мармур 6.5 Граніт

Як бачимо, мармур - при всій його естетичності - вельми і вельми м'який і схильний до ерозії і інших зовнішніх впливів. Тому, на відміну від граніту, мармур повинен проходити спеціальну обробку перед встановленням пам'ятника на кладовищі .

Нарешті, вкажемо твердість металів, з яких виготовляються декоративні аксесуари і фурнітура для пам'ятників:

Відносна твердість Метал 3 Бронза 3 Мідь 4 Латунь

Дана таблиця наочно демонструє причину, по якій виробники італійської бронзи на пам'ятники практично повністю перейшли на використання латуні - незважаючи на її недостатньо насичений, білястого кольору.

На закінчення слід зазначити, що все вищесказане вірно тільки стосовно до речовин в чистому вигляді. Про це необхідно знати і пам'ятати, оскільки в наш час виробники часто додають до металів домішки для підвищення їх твердості і міцності. Так, наприклад, в золото (індикатор MOHS 3) часто додають нікель (значення MOHS 4) - щоб поліпшити показники міцності готового виробу.

Незважаючи на те, що до теперішнього часу шкала визначення твердості Мооса не втратила свого актуальності, особливо при проведенні польових вимірювань, з середини минулого століття геологи і Мінерологія перейшли на склерометри, що використовують індентором - спеціальні елементи, що представляють собою кульки, конуси або піраміди, виготовлені з загартованої сталі, високоміцного сплаву або алмазу. Але навіть значно перевершуючи винахід двохсотлітньої давності по точності вимірювань, сучасні склерометри не можуть навіть наблизитися до діапазону значень шкали Мооса.