Mineralen

Mohs hardheidsschaal



Een snelle hardheidstest voor gebruik in het veld en in de klas


Mohs-hardheidsset: Een laboratorium Mohs hardheidsschaalset met: (1) talk; (2) gips; (3) calciet; (4) fluoriet; (5) apatiet; (6) orthoclase; (7) kwarts; (8) topaas; en (9) korund. Diamond is niet inbegrepen in de meeste kits om de kosten laag te houden. Ook zou een diamanten exemplaar zo klein zijn dat het in een handvat zou moeten worden gemonteerd om bruikbaar te zijn. Koop een set met minerale hardheid.

Wat is Mohs hardheidsschaal?



Mohs hardheidsschaal
mineraal Hardheid
Talk1
Gips2
calciet3
fluoriet4
Apatiet5
orthoklaas6
Kwarts7
Topaas8
corundum9
Diamant10

Een van de belangrijkste tests voor het identificeren van minerale monsters is de Mohs-hardheidstest. Deze test vergelijkt de weerstand van een mineraal tegen krassen door tien referentiemineralen die bekend staan ​​als de Mohs-hardheidsschaal (zie de tabel links). De test is nuttig omdat de meeste exemplaren van een bepaald mineraal zeer dicht bij dezelfde hardheid liggen. Dit maakt hardheid tot een betrouwbare diagnostische eigenschap voor de meeste mineralen.

Friedrich Mohs, een Duitse mineralogist, ontwikkelde de schaal in 1812. Hij selecteerde tien mineralen met een duidelijk verschillende hardheid die varieerden van een zeer zacht mineraal (talk) tot een zeer hard mineraal (diamant). Met uitzondering van diamant zijn de mineralen allemaal relatief gebruikelijk en gemakkelijk of goedkoop te verkrijgen.

Vergelijkingen van de hardheid maken

"Hardheid" is de weerstand van een materiaal tegen krassen. De test wordt uitgevoerd door een scherpe punt van een monster op een niet-gemarkeerd oppervlak van een ander monster te plaatsen en te proberen een kras te produceren. Hier zijn de vier situaties die u kunt tegenkomen bij het vergelijken van de hardheid van twee exemplaren:

  1. Als monster A monster B kan bekrassen, dan is monster A harder dan monster B.

  2. Als monster A geen kras maakt op monster B, dan is monster B harder dan monster A.

  3. Als de twee exemplaren gelijk in hardheid zijn, zullen ze relatief ineffectief zijn om elkaar te krabben. Kleine krassen kunnen worden geproduceerd, of het kan moeilijk zijn om te bepalen of een kras is geproduceerd.

  4. Als specimen A kan worden gekrast met specimen B maar niet kan worden gekrast met specimen C, dan ligt de hardheid van specimen A tussen de hardheid van specimen B en specimen C.

Mohs hardheidstest: Plaats tijdens de test het onbekende exemplaar op een tafelblad en houd het stevig met één hand op zijn plaats. Plaats vervolgens een punt van het referentiemonster tegen een vlak, ongemarkeerd oppervlak van het onbekende monster. Druk het referentiemonster stevig tegen het onbekende en sleep het opzettelijk over het vlakke oppervlak terwijl u stevig drukt. Sleep het bekende monster van uw lichaam en parallel aan de vingers die het onbekende monster vasthouden om letsel te voorkomen.

Mohs-hardheidstestprocedure

  • Begin met het lokaliseren van een glad, niet-bekrast oppervlak om te testen.

  • Houd het monster met onbekende hardheid met één hand stevig tegen een tafelblad zodat het te testen oppervlak zichtbaar en toegankelijk is. Het tafelblad ondersteunt het monster en helpt u het onbeweeglijk te houden voor de test.

  • Houd een van de standaard hardheidsmonsters in de andere hand en plaats een punt van dat specimen tegen het geselecteerde vlakke oppervlak van het onbekende specimen.

  • Druk de punt van het standaardspecimen stevig tegen het onbekende specimen en sleep de punt van het standaardspecimen stevig over het oppervlak van het onbekende specimen.

  • Onderzoek het oppervlak van het onbekende exemplaar. Borstel minerale fragmenten of poeder dat is geproduceerd met een vinger weg. Heeft de test een kras veroorzaakt? Zorg ervoor dat u mineraal poeder of resten niet verwart met een kras. Een kras is een duidelijke groef in het minerale oppervlak, geen markering op het oppervlak dat wegveegt.

  • Voer de test een tweede keer uit om uw resultaten te bevestigen.

Mohs-hardheid van gewone mineralen

Alfabetisch
anhydriet3 tot 3,5
Apatiet5
arsenopyrite5,5 tot 6
augiet5,5 tot 6
Azuriet3,5 tot 4
bariet2,5 tot 3,5
bauxiet1 tot 3
Beryl7,5 tot 8
Biotite2,5 tot 3
Bornite3 tot 3,25
calciet3
cassiterite6 tot 7
chalcocite2,5 tot 3
chalcopyrite3,5 tot 4
chloriet2 tot 2,5
chromiet5,5 tot 6
Chrysoberyl8.5
cinnabar2 tot 2,5
Koper2,5 tot 3
cordieriet7 tot 7,5
corundum9
cuprite3,5 tot 4
Diamant10
diopside5,5 tot 6,5
Dolomiet3,5 tot 4
enstatiet5-6
epidote6 tot 7
Euclase7.5
fluoriet4
Loodglans2.5+
Granaat6,5 tot 7,5
glauconiet2
Goud2,5 tot 3
Grafiet1 tot 2
Gips1,5-2
klipzout2 tot 2,5
Hematiet5 tot 6.5
hornblende5-6
ilmeniet5 tot 6
Jadeite6,5-7
Kyanite4.5 tot 7
limonite1 tot 5
magnesiet3,5 tot 5
magnetiet5-6,5
Malachiet3,5 tot 4
marcasiet6 tot 7,5
molybdenietconcentraat1-2
monaziet5-5,5
Moskoviet2-3
nepheline5,5-6
Nefriet6 tot 6.5
olivijn6,5-7
orthoklaas6-6,5
plagioclase6-6,5
Prehnite6-6,5
Pyriet6-6,5
pyrofylliet1 tot 2
pyrrhotiet3,5 tot 4,5
Kwarts7
Rhodochrosiet3,5 tot 4
Rhodonite5,5 tot 6,5
rutiel6 tot 6.5
serpentijn3 tot 5
sideriet3,5 tot 4,5
sillimaniet6,5 tot 7,5
Zilver2,5 tot 3
Sodaliet5,5 tot 6
sfaleriet3,5 tot 4
Spinel7,5 tot 8
Spodumene6.5 tot 7
Stauroliet7 tot 7,5
Zwavel1,5 tot 2,5
sylviniet2
Talk1
titaniet5 tot 5,5
Topaas8
Toermalijn7 tot 7,5
Turkoois5 tot 6
uraninite5 tot 6
Vanadinite3 tot 4
witheriet3 tot 3,5
wollastoniet4,5 tot 5,5
zirkonium7.5
Zoisite6 tot 7
Afnemende hardheid
Diamant10
corundum9
Chrysoberyl8.5
Topaas8
Beryl7,5 tot 8
Spinel7,5 tot 8
Euclase7.5
zirkonium7.5
cordieriet7 tot 7,5
Stauroliet7 tot 7,5
Toermalijn7 tot 7,5
Kwarts7
Granaat6,5 tot 7,5
Jadeite6.5 tot 7
sillimaniet6,5 tot 7,5
olivijn6.5 tot 7
Spodumene6.5 tot 7
marcasiet6 tot 7,5
cassiterite6 tot 7
epidote6 tot 7
Zoisite6 tot 7
Nefriet6 tot 6.5
orthoklaas6 tot 6.5
plagioclase6 tot 6.5
Prehnite6 tot 6.5
Pyriet6-6,5
rutiel6 tot 6.5
diopside5,5 tot 6,5
Rhodonite5,5 tot 6,5
arsenopyrite5,5 tot 6
augiet5,5-6
chromiet5,5 tot 6
Hematiet5,5 tot 6,5
nepheline5,5 tot 6
Sodaliet5,5 tot 6
magnetiet5 tot 6.5
enstatiet5 tot 6
hornblende5 tot 6
ilmeniet5 tot 6
Turkoois5 tot 6
uraninite5 tot 6
monaziet5 tot 5,5
titaniet5 tot 5,5
Apatiet5
wollastoniet4,5 tot 5,5
Kyanite4.5 tot 7
fluoriet4
magnesiet3,5 tot 5
pyrrhotiet3,5 tot 4,5
sideriet3,5 tot 4,5
Azuriet3,5 tot 4
chalcopyrite3,5 tot 4
cuprite3,5 tot 4
Dolomiet3,5 tot 4
Malachiet3,5 tot 4
Rhodochrosiet3,5 tot 4
sfaleriet3,5 tot 4
serpentijn3 tot 5
Vanadinite3 tot 4
anhydriet3 tot 3,5
witheriet3 tot 3,5
Bornite3 tot 3,25
calciet3
bariet2,5 tot 3,5
Biotite2,5 tot 3
chalcocite2,5 tot 3
Koper2,5 tot 3
Goud2,5 tot 3
Zilver2,5 tot 3
Loodglans2.5+
Moskoviet2 tot 3
chloriet2 tot 2,5
cinnabar2 tot 2,5
klipzout2 tot 2,5
glauconiet2
sylviniet2
Zwavel1,5 tot 2,5
Gips1,5 tot 2
limonite1 tot 5
bauxiet1 tot 3
Grafiet1 tot 2
molybdenietconcentraat1 tot 2
pyrofylliet1 tot 2
Talk1

Tips voor hardheidstesten van Mohs

  • Een lijst met mineralen in volgorde van hardheid kan een handige referentie zijn. Als u vaststelt dat een monster een hardheid van Mohs 4 heeft, kunt u snel een lijst met potentiële mineralen krijgen.

  • Oefening en ervaring zullen uw vaardigheden verbeteren tijdens deze test. Je wordt sneller en zelfverzekerder.

  • Als de hardheid van het onbekende exemplaar ongeveer 5 of minder is, moet u zonder veel inspanning een kras kunnen produceren. Als het onbekende exemplaar echter een hardheid van ongeveer 6 of hoger heeft, vereist het produceren van een kras enige kracht. Houd voor die specimens het onbekende stevig tegen de tafel, plaats het standaardspecimen ertegen, druk stevig met vastberadenheid en sleep vervolgens het standaardspecimen langzaam over het onbekende.

  • Laat u niet misleiden door een zachte standaard specimen produceren van een merk op een harde onbekende. Dat merkteken lijkt op wat een krijtje op een schoolbord produceert. Het zal wegvegen zonder krassen achter te laten. Veeg met uw vinger over het geteste oppervlak. Als er een kras is geproduceerd, is er een zichtbare groef. Als vlekken wegvegen, is er geen kras geproduceerd.

  • Sommige harde materialen zijn ook erg bros. Als een van je monsters breekt of afbrokkelt in plaats van krabt, moet je heel voorzichtig zijn tijdens het uitvoeren van de test. Het testen van kleine of korrelige monsters kan moeilijk zijn.

  • Sommige exemplaren bevatten onzuiverheden. Als de resultaten van uw test niet zichtbaar overtuigend zijn of als de informatie uit uw test niet overeenkomt met andere eigenschappen, aarzel dan niet om de test opnieuw uit te voeren. Het is mogelijk dat een klein stukje kwarts (of een andere onzuiverheid) in een van uw monsters is ingebed.

  • Wees niet wimpy! Dit is een veel voorkomend probleem. Sommige mensen terloops wrijven één exemplaar heen en weer tegen een andere en vervolgens op zoek naar een merk. Dat is niet hoe de test wordt gedaan. Het wordt gedaan met een enkele, vastberaden beweging met het doel om een ​​kras te snijden.

  • Doe voorzichtig. Wanneer u het onbekende exemplaar tegen de tafel houdt, plaatst u het zodanig dat het bekende exemplaar niet over een van uw vingers wordt getrokken.

  • Deze test moet worden uitgevoerd op een laboratoriumtafel of werkbank met een duurzaam oppervlak of een beschermende laag. Doe dit soort testen niet op fijn meubilair.

  • Test kleine deeltjes of korrels door ze tussen twee stukken van een indexmineraal te plaatsen en bij elkaar te schrapen. Als de korrels harder zijn dan het indexmineraal, zullen er krassen ontstaan. Als de korrels zachter zijn, smeren ze.

Hardheid van gemeenschappelijke objecten



Mohs-hardheid van veelvoorkomende objecten
vingernagel2 tot 2,5
koper3
nagel4
glas5.5
lemmet5 tot 6.5
stalen vijl6.5
streepplaat6.5 tot 7
kwarts7

Sommige mensen gebruiken een paar veelvoorkomende objecten voor snelle hardheidstests. Een geoloog in het veld kan bijvoorbeeld altijd een zakmes bij zich hebben. Het mes kan worden gebruikt voor een snelle hardheidstest om te bepalen of een monster harder of zachter is dan Mohs 5 tot 6.5.

Voor het gebruik van deze objecten zo snel testtools, is het een goed idee om hun hardheid bevestigen. Sommige messen hebben harder staal dan anderen. Test de jouwe en dan weet je de hardheid.

Deze algemene objecten kunnen ook nuttig zijn als u geen set referentiemineralen hebt. We hebben kwarts in deze lijst opgenomen omdat het een alomtegenwoordig mineraal is. In het veld ben je vaak niet meer dan een paar stappen verwijderd van een stuk van kwarts.

Mohs hardheid kiest: Hardheid picks zijn gemakkelijk te gebruiken. Ze hebben een koperen stylus en een legering "pick" die wordt gebruikt voor het testen van de hardheid. Plaats de scherpe punt van een pick op uw onbekende exemplaar en sleep deze over het oppervlak. Het veroorzaakt een kras, glijdt over het oppervlak of laat een spoor van metaal achter. Ze worden geleverd met een hardheid van 2 (een plastic punt), 3 (een koperpunt) en 4 tot en met 9 (zorgvuldig geselecteerde legeringen). Ze zijn geweldig voor het testen van kleine exemplaren of voor het testen van kleine korrels ingebed in een rots. Deze hardheidskeuzes zijn beschikbaar in de Geology.com store.

Keuzes voor hardheid

Als alternatief voor de referentie-mineralen voor het testen van een set van "hardheid picks." Deze plectrums hebben scherpe metalen punten die u kunt gebruiken voor zeer nauwkeurige testen. De plectrums bieden veel meer controle en hun scherpe punten kunnen worden gebruikt om kleine minerale korrels in een rots te testen.

De scherpe plectrums kunnen gemakkelijk worden gebruikt en produceren een kras als ze harder zijn dan het te testen exemplaar of laten een kleine streep metaal achter als ze zachter zijn. Onderzoek de testsite met een handlens om de resultaten van uw test te zien.

We hebben hardheidstips gebruikt en denken dat ze het geweldig doen. Ze zijn gemakkelijker te gebruiken en nauwkeuriger dan testen met specimens. Ze kunnen opnieuw worden geslepen als ze saai zijn. Het enige nadeel is hun prijs (ongeveer $ 80 per set).

Harder dan diamant, zachter dan talk?

Diamond is niet de hardste stof bekend, maar de materialen die harder zijn, zijn veel zeldzamer. Onderzoekers hebben gemeld dat wurtzite-boornitride en lonsdaleite harder kunnen zijn dan diamant. 1

Het is onwaarschijnlijk dat u een mineraal zult vinden dat zachter is dan talk. Enkele metalen zijn echter zachter. Deze omvatten: cesium, rubidium, lithium, natrium en kalium. U zult waarschijnlijk nooit hun hardheid moeten testen. 2

Mohs - Vickers hardheidsvergelijking: Deze grafiek vergelijkt de hardheid van indexmineralen van de Mohs-hardheidsschaal (een geheel getal) met hun Vickers-hardheid (een continue schaal). Mohs hardheid is een weerstand tegen krassen, terwijl Vickers hardheid een weerstand is tegen inspringen onder druk. De grafiek toont het grote verschil tussen de Vickers-hardheid van korund en diamant - die slechts één eenheid van elkaar verschillen op de Mohs-hardheidsschaal.

Mohs schaal van hardheid in vergelijking met anderen


Minerale hardheidsschalen
mineraalMohsVickers
(Kg / mm2)
Talk127
Gips261
calciet3157
fluoriet4315
Apatiet5535
orthoklaas6817
Kwarts71161
Topaas81567
corundum92035
Diamant1010000

Toen Friedrich Mohs in 1812 zijn hardheidsschaal ontwikkelde, was er zeer weinig informatie over minerale hardheid beschikbaar. Hij selecteerde eenvoudig tien mineralen die varieerden in hardheid en plaatste ze willekeurig op een geheel getal van 1 tot 10. Het was een relatieve schaal waarin een mineraal met onbekende hardheid kon worden getest tegen een groep van tien indexmineralen om te zien waar het op de schaal.

De schaal van Mohs heeft de tand des tijds doorstaan ​​en wordt al meer dan 200 jaar over de hele wereld gebruikt - vooral omdat het gemakkelijk te doen is, goedkoop is en mensen het snel begrijpen. Er zijn andere hardheidstests bedacht, maar geen daarvan wordt alom gebruikt.

Een "Mohs-hardheid" is een relatieve geheel-schaal vergelijking van "weerstand tegen krassen." De meeste andere hardheidsschalen gebruiken "weerstand tegen inspringen onder een stylus waarop een specifieke hoeveelheid druk wordt uitgeoefend gedurende een specifieke tijdsduur." deze tests verschillen van Mohs hardheid in hun procedure, het zijn allemaal tests van de weerstand tegen atomen die van hun posities worden verdreven door druk tegen het oppervlak van een mineraal monster.

Een van deze schalen is de Vickers Hardness Scale. In de Vickers-test wordt de grootte van de indrukking microscopisch geschat en gebruikt om een ​​hardheidswaarde te berekenen. De Vickers-hardheidswaarden vormen een continue schaal die meer informatie geeft over de hardheid van mineralen in vergelijking met de gehele waarden van de Mohs-schaal. Een tabel waarin de mineralen van de schaal van Mohs worden vergeleken met hun Vickers-hardheid wordt hier weergegeven, samen met een grafiek van de gegevens. De grafiek laat zien dat in termen van Vickers-hardheid, de openingen tussen de gehele waarden van de schaal van Mohs niet uniform in breedte zijn. Bovendien zijn de gaten tussen mineralen met een hogere hardheid van Mohs veel groter dan die tussen de zachtere mineralen. Wat de Vickers-hardheid is diamant enorm harder dan korund.

De beste manier om over mineralen te leren, is om te studeren met een verzameling kleine exemplaren die u kunt hanteren, onderzoeken en observeren. Goedkope minerale collecties zijn beschikbaar in de Geology.com Store.

Variaties in hardheid in één mineraal

Hoewel naslagwerken en websites vaak een enkele hardheid voor elk mineraal vermelden, hebben veel mineralen een variabele hardheid. Zij meer of minder hardheid, afhankelijk van de richting waarin ze worden bekrast.

Een bekend voorbeeld van een mineraal met variabele hardheid is kyaniet. Kyaniet komt vaak voor in bladvormige kristallen. Deze kristallen hebben een hardheid van ongeveer 5 als ze parallel aan de lange as van het kristal worden getest, en een hardheid van ongeveer 7 als ze parallel aan de korte as van een kristal worden getest. Waarom? Deze verschillende richtingen ontmoeten verschillende bindingsomgevingen in het kyanietkristal. De bindingen die bestand zijn tegen krassen evenwijdig aan de lange as van het kristal met bladen zijn zwakker dan die worden aangetroffen bij het krabben over de breedte van het kristal. Tussentijdse hardheden worden in andere richtingen aangetroffen.

Een ander voorbeeld is diamant. De mensen die diamanten snijden, weten al honderden jaren van de variabele hardheid. Ze weten dat een diamantkristal, parallel aan de octaëdrische kristalvlakken, bijna onmogelijk te zagen en zeer moeilijk te polijsten is. De diamant kan in deze richting worden gebroken door splijten en de beste methode om deze in deze richting te snijden is met een laser. De zachtste en beste richting om een ​​diamantkristal te zagen of polijsten is parallel aan de kubieke kristalvlakken. Deze informatie is van cruciaal belang kennis voor de vakmensen die het ontwerp van een geslepen diamant te plannen. Als u het begrijpt en ermee werkt, bespaart u tijd, bespaart u geld en creëert u een beter product met minder verspilling.

Verwering kan ook de hardheid van een mineraalmonster beïnvloeden. Verwering verandert de samenstelling van een mineraal, de verwering product gewoonlijk zachter dan het oorspronkelijke materiaal. Bij het testen van de hardheid of streep of andere eigenschappen van een mineraal, is de beste manier om te testen op een vers gebroken oppervlak met verwachte glans die niet is blootgesteld aan weersinvloeden.

Over hardheidstests

De door Friedrich Mohs ontwikkelde hardheidstest was de eerste bekende test om de weerstand van een materiaal tegen krassen te beoordelen. Het is een zeer eenvoudige maar onnauwkeurige vergelijkende test. Misschien is zijn eenvoud kan het bedrijf zich de meest gebruikte hardheidsproef geworden.

Sinds de Mohs-schaal in 1812 werd ontwikkeld, zijn veel verschillende hardheidstests uitgevonden. Deze omvatten testen door Brinell, Knoop, Rockwell, Shore en Vickers. Elk van deze tests maakt gebruik van een kleine "indenter" die met een zorgvuldig gemeten hoeveelheid kracht op het te testen materiaal wordt aangebracht. Vervolgens worden de grootte of de diepte van de inspringing en de hoeveelheid kracht gebruikt om een ​​hardheidswaarde te berekenen.

Omdat elk van deze tests een ander apparaat en verschillende berekeningen gebruikt, kunnen ze niet direct met elkaar worden vergeleken. Dus als de Knoop-hardheidstest is gedaan, wordt het nummer meestal gerapporteerd als een "Knoop-hardheid". Om deze reden moeten Mohs-hardheidstestresultaten ook worden gerapporteerd als een "Mohs-hardheid".

Waarom zijn er zoveel verschillende hardheidstests? Het type test dat wordt gebruikt, wordt bepaald door de grootte, vorm en andere kenmerken van de monsters die worden getest. Hoewel deze tests nogal verschillen van de Mohs-test, is er enige correlatie tussen hen. 2

Hardheid, taaiheid en sterkte

Bij het testen op hardheid, bedenk dan dat u test "de weerstand tegen krassen." Tijdens de test kunnen sommige materialen op andere manieren falen. Ze kunnen breken, vervormen of afbrokkelen in plaats van krabben. Harde materialen breken vaak wanneer ze worden blootgesteld aan stress. Dit is een gebrek aan taaiheid. Andere materialen kunnen vervormen of afbrokkelen wanneer ze worden blootgesteld aan stress. Deze materialen missen sterkte. Houd er altijd rekening mee dat u test op weerstand tegen krassen. Laat u niet misleiden door andere soorten fouten in het monster dat wordt getest.

Gebruik voor hardheidstests

De Mohs-hardheidstest wordt bijna uitsluitend gebruikt om de relatieve hardheid van minerale monsters te bepalen. Dit gebeurt als onderdeel van een minerale identificatieprocedure in het veld, in een klaslokaal of in een laboratorium wanneer gemakkelijk geïdentificeerde monsters worden onderzocht of waar meer geavanceerde tests niet beschikbaar zijn.

In de industrie worden andere hardheidstests uitgevoerd om de geschiktheid van een materiaal voor een specifiek industrieel proces of een specifieke eindgebruikstoepassing te bepalen. Hardheidstests worden ook in productieprocessen uitgevoerd om te bevestigen dat hardingsbehandelingen zoals gloeien, temperen, werkharden of case-harden volgens specificatie zijn uitgevoerd.

Informatie bronnen
1 Wetenschappers ontdekken materiaal harder dan diamant - Lisa Zyga, website-artikel op Phys.org, februari 2009.
2 Mohs-schaal van minerale hardheid: Wikipedia-artikel, voor het laatst bezocht in juli 2016.
3 Materiaalhardheid: website-artikel, Center for Advanced Life Cycle Engineering, University of Maryland, laatst bezocht in juli 2016.

Enkele opmerkingen over spelling

Mohs Hardheid Schaal is vernoemd naar de uitvinder, Friedrich Mohs. Dit betekent dat een apostrof is niet nodig bij het typen van de naam van de test. "Moh's" en "Mohs '" zijn onjuist.

Google is erg slim met deze namen. U kunt zelfs "Moe's hardheidsschaal" typen als een zoekopdracht en Google weet resultaten voor "Mohs hardheidsschaal" te retourneren. :-)

Bekijk de video: Edelstenen, kostbare en halfedelstenen, stenen, edelstenen, mineralen en meer (Oktober 2020).