Twardość minerałów

 

            Twardość jest jedną z najważniejszych cech diagnostycznych minerałów (szczególnie kamieni szlachetnych). Określa ona odporność ich kryształów na ścieranie lub rysowanie. Odporność ta zależy m. in. od wielkości występujących w ich strukturze atomów i jonów oraz rodzaju łączących je wiązań. Kryształy zbudowane z mniejszych ale gęściej upakowanych atomów i jonów są na ogół twardsze niż okazy składające z atomów i jonów większych ale luźniej rozmieszczonych w strukturze. Do określania względnej twardości minerałów stosuje się uproszczoną dziesięciostopniową skalę zaproponowaną w 1812 roku przez niemieckiego mineraloga Fryderyka Mohsa (1773-1839).
Skala Mohsa obejmuje 10 wzorcowych minerałów o rysie białej ułożonych w kolejności wzrastającej twardości. Każdy kolejny minerał tej skali rysuje wszystkie poprzednie i jest rysowany przez następne w kolejności. Twardość minerału może się zmieniać nawet w obrębie jednego okazu. Jej wartość często jest zatem podawana w pewnych granicach Na przykład uraninit ma twardość 5-6 a dumortieryt 7-8.

UWAGA!!! Należy pamiętać że różnice twardości pomiędzy kolejnymi okazami wzorcowymi w skali Mohsa mają wartość względną. O ile na początku skali są one niewielkie to gwałtownie wzrastają ku jej dołowi (patrz tabela). Na przykład gips  (twardość 2) jest tylko około 5 razy miększy od apatytu (twardość 5) natomiast  diament (twardość 10) jest około 140 razy twardszy od korundu (twardość 9), około 1170 razy od kwarcu (twardość 7) i aż 47000000 razy od talku. Ponieważ jednak skala Mohsa umożliwia szybkie rozpoznanie w warunkach terenowych podstawowych minerałów i skał jest po dziś dzień powszechnie stosowana przez geologów.
Bezwzględne badanie twardości minerałów polegają na pomiarach odporności na szlifowanie (metoda Rosivala) lub na wciskanie w badany minerał czworościennej diamentowej piramidki (mikrotwardość Vickersa). Badania takie można jednak przeprowadzić tylko w wyposażonym w odpowiednią aparaturę badawczą laboratorium.

 

Skala twardości Mohsa

Stopień Nazwa Twardość bezwzględna

Przykład

Inny sposób sprawdzenia twardości
1. Talk 0,03                   Miękko-tłuste w dotyku. Dają się z łatwością zarysować zapałką i lub paznokciem.
2. Gips 1,25                 Dają się zarysować paznokciem.
3. Kalcyt 4,5               Dają się łatwo zarysować miedzianym drutem.
4. Fluoryt 5,0             Dają się łatwo zarysować ostrzem scyzoryka.
5. Apatyt 6,5           Z trudem dają się zarysować ostrzem scyzoryka.
6. Ortoklaz 37         Dają się zarysować pilnikiem. Rysują szkło.
7. Kwarc 120       Rysują szkło.
8. Topaz 175     Łatwo rysują szkło i kwarc.
9. Korund 1000   Przecinają szkło.
10. Diament 140000 Daje się zarysować tylko drugim diamentem. Rysuje wszystkie inne minerały.

 

Badanie twardości minerałów przy użyciu skali Mohsa.

            Oznaczenie względnej twardości polega na próbie wzajemnego zarysowaniu narożami powierzchni badanego minerału i okazu wzorcowego. Badanie to należy przeprowadzać na świeżych, dostatecznie dużych i gładkich powierzchniach gdyż powierzchnie zwietrzałe są zwykle miększe. Naroża zarówno badanego minerału jak i próbek wzorcowych powinny być ostre. Przy zarysowywaniu nie należy używać zbyt dużej siły aby nie spowodować wykruszenia się krawędzi pod wpływem nacisku, gdyż może to bowiem zafałszować wyniki badania.
Badanie rozpoczynamy od okazu wzorcowego o najniższej twardości.  Zarysowaniu towarzyszy zwykle charakterystyczne lekkie skrzypienie. Oznacza ono ze krawędź rysująca jest twardsza od rysowanej powierzchni, Jeżeli natomiast ślizgała się po niej i odgłos taki nie występuje mamy do czynienia z krawędzią miększą. Aby uniknąć pomyłek próby zarysowania powinno się przeprowadzać w różnych kierunkach i na różnych powierzchniach badanego okazu. Powstałą po badaniu rysę należy przetrzeć i obejrzeć pod lupą.
Twardość badanego minerału jest taka sama jak okazu wzorcowego jeżeli oba minerały zarysowują się wzajemnie.
UWAGA!!! Minerały o tej samej twardości mogą się również na wzajem nie rysować.

Przykład:
Cordieryt rysuje kwarc (twardość 7) i sam również jest przez niego rysowany. Twardość cordierytu określamy zatem na 7.

Wiele minerałów na twardość pośrednią. Rysują one dany okaz wzorcowy same nie będąc przez niego zarysowanymi ale nie rysują następnego w skali okazu wzorcowego a dają się nim zarysować. W tym przypadku ich twardość określa się jako połowiczną pomiędzy tymi dwoma wzorcami i zapisuje w postaci ułamka dziesiętnego X,5 (gdzie X - twardość miększego okazu wzorcowego).

Przykład:
Chromit rysuje apatyt (twardość 5) ale nie rysuje ortoklazu (twardość 6). Z kolei ortoklaz rysuje chromit a apatyt nie. Twardość chromitu określimy zatem na 5,5.

Oznaczanie twardości wydaje się łatwe ale w pewnych przypadkach może być mylące. Często twardość krawędzi i naroży kryształu jest większa niż powierzchni ich ścian. Na przykład kryształy gipsu których krawędzie zwykle rysują powierzchnię łupliwości innych kryształów. Twardość kryształów wielu minerałów może być również różna w zależności od kierunku rysowania. Na przykład słupkowy kryształ cyanitu w kierunku pionowym, podłużnym do płaszczyzny jego łupliwości wykazuje twardość 4-4,5 a w kierunku poprzecznym aż 6-7.
Na twardość minerału wpływ ma także jego spójność. Łatwo na przykład popełnić błąd przy wyznaczaniu twardości minerałów spękanych i w skutek tego kruchych oraz występujących w formie skupień ziarnistych i blaszkowych gdyż niemal zawsze są one miększe niż kryształy danego minerału. Ten pozorny spadek twardości jest spowodowany właśnie różnicami w ich spoistości. Z kolei zwięzłe skupienia tremolitu w nefrytach, czy gipsu w alabastrach mają większą twardość niż pojedyncze kryształy tych minerałów. Zdarza się również że miękkie skupienia minerału są przerośnięte z minerałami twardszymi, co sprawia że wydają się one dużo twardsze niż są w rzeczywistości. W takich przypadkach pomiary twardości są bardzo trudne i mogą w różnych miejscach danej próbki wykazywać duże różnice. Zupełnie niemożliwe może być natomiast określenie twardości skupień ziemistych, igiełkowych i włóknistych oraz wykwitów. Najlepiej wtedy skorzystać z innych cech diagnostycznych minerału.

 

Jeżeli chcesz szybko przejść do nadrzędnych stron kliknij jeden z poniższych interaktywnych przycisków.

 

            UWAGA!!! Encyklopedia Minerałów ma dość dużą objętość. Przy takiej ilości niesionej informacji możliwe są oczywiście różnorakie pomyłki. Dlatego prosimy wszystkich odwiedzających o zgłaszanie wszelkiego rodzaju wykrytych błędów.

JESTEŚ    GOŚCIEM

W SUMIE OD ZAŁOŻENIA WITRYNY W 2005 ROKU ODWIEDZONO JĄ
JUŻ   RAZY