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莫氏硬度

莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准,又称摩氏硬度。1822年由德国矿物学家腓特烈摩斯(Frederich Mohs)首先提出。是在矿物学或宝石学中使用的标准。

莫氏硬度是用刻痕法将棱锥形金刚钻针刻划所测试矿物的表面,并测量划痕的深度,该划痕的深度就是莫氏硬度,以符号HM表示。也用于表示其它物料的硬度 [1]

莫斯硬度应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕,习惯上矿物学或宝石学上都是用莫氏硬度。

用测得的划痕的深度分十级来表示硬度(刻划法):滑石(talc)1(硬度最小),石膏(gypsum)2,方解石(calcite)3,萤石(fluorite)4,磷灰石(apatite)5,正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6,石英(quartz)7,黄玉(topaz)8,刚玉(corundum)9,金刚石(diamond)10。被测矿物的硬度是与莫氏硬度计中标准矿物互相刻划比较来确定。此方法的测值虽然较粗略,但方便实用。常用以测定天然矿物的硬度。 [2]

硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。

应用时作刻划比较确定硬度。如某矿物能将方解石刻出划痕,而不能刻萤石,则其莫氏硬度为3~4,其他类推。莫氏硬度仅为相对硬度,比较粗略。水滑石的硬度为1,金刚石为10,刚玉为9,但经显微硬度计测得的绝对硬度,金刚石为滑石的4192倍,刚玉为滑石的442倍。莫氏硬度应用方便,野外作业时常采用。如指甲硬度约2.5,铜币为3.5-4,钢刀为5.5,玻璃为6.5。

除了原本列出的1~10种矿物,这里也另外收集了其他常见物品的硬度值供参考。

1722年,法国的R.A.F.de列奥米尔首先提出了极粗糙的划痕硬度测定法。

此法是以适当的力使被和材料在一根由一端硬渐变到另一端软的金属棒上划过,根据棒上出现划痕的位置确定被测材料的硬度。

1822年,F.莫斯以十种矿物的划痕硬度作为标准,定出十个硬度等级,称为莫氏硬度。十种矿物的莫氏硬度级依次为:金刚石(10),刚玉(9),黄玉(8),石英(7),长石(6),磷灰石(5),萤石(4),方解石(3),石膏(2),滑石(1)。其中金刚石最硬,滑石最软。

莫氏硬度标准是随意定出的,不能精确地用于确定材料的硬度,例如10级和9级之间的实际硬度差就远大于2级和1级之间的实际硬度差。但这种分级对于矿物学工作者野外作业是很有用的。

硬度

代表物

常见用途

其他代表

1

滑石(Talc)、石墨(Graphite)

滑石为已知最软的矿物,常见应用有滑石粉。

1.5

皮肤(skin),天然砒霜

2

石膏(Gypsum)

用途广泛的工业材料

2~3

冰块(ice)

2.5

指甲(nail)、琥珀(Amber)、象牙(Ivory)

2.5 ~ 3

黄金(pure gold)、银(silver)、铝 (aluminium)

黄金、银常见用于饰品,铝则常见于工业应用。

3

方解石(Calcite),铜 (copper)、珍珠(Pearl)

方解石可作雕刻材料,也是许多工业的重要原料。

铜最早用于装饰,常见还有用于合金制作,电子工业的传输媒材等。

3.5

贝壳(shell)

4

萤石(Fluorite)

又称氟石,可作雕刻材料,常见应用于冶金、化工、建材工业。

4 ~ 4.5

铂金(Platinum)

稀有金属,亦是贵金属中最硬的。铂金常用于军事工业或饰品加工。

4 ~ 5

铁(Iron)

常见用于炼钢、其他工业应用。

5

磷灰石(Apatite)

磷是生物细胞质的重要组成元素,常见用于饲料、肥料工业,亦是重要的化工原料。

5.5

不锈钢 (stainless steel)

6

正长石(Orthoclase)、丹泉石、坦桑石(Tanzanite)、纯钛

正长石可作为陶瓷、玻璃、珐郎,以及制造钾肥的原料。

6 ~ 7

牙齿(齿冠外层)

主要成分为羟基磷灰石

6 ~ 6.5

软玉-新疆和阗玉

6.5

黄铁矿(Iron pyrite)

硫酸原料来源、提炼黄金、药用等。

6.5 ~ 7

硬玉-缅甸翡翠或翠玉

7

石英(Quartz),紫水晶(Amethyst)

为常见的耐火材料与玻璃(二氧化硅)的主要原料。

7.5

电气石(Tourmaline)、锆石(Zircon)

常见于饰品应用

7-8

石榴子石(Garnet)

广泛用于建筑行业领域

8

黄玉(Topaz)

为托帕石的矿物名称,常见于饰品应用

8.5

绿柱石(Chrysoberyl)

常见于饰品应用

9

刚玉(Corundum)、铬、钨钢

饰品、磨料等。常见的宝石如红宝石、蓝宝石等天然宝石均属刚玉;人造宝石(蓝宝石水晶)其硬度亦同刚玉等级。

9.25

莫桑宝石(Moissanite)

人造宝石,明亮的程度为钻石2.5倍,但价格约为1/10

10

钻石(Diamond)

地球最硬天然宝石,常见于饰品应用。

大于10

聚合钻石纳米棒(aggregated diamond nanorod,,ADNR)

德国科学家于2005年研制出比钻石更硬的材料,具有广泛的工业应用前景。

在日常生活中,可以用下列物件的划痕来大致把握硬度 [3]

(1)能在纸上划痕者,相当于摩氏1。

(2)石墨、皮肤为摩氏1.5。

(3)指甲、琥珀、象牙为摩氏2.5。

(4)铜、珍珠为摩氏3。

(5)钢铁为摩氏5.5~6,牙齿为摩氏5~6。

莫氏硬度计是用来测量矿物质硬度的10种矿物质标准。摩氏硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。

选择被测样品的尖锐位置。在已知硬度的平面型矿物硬度计平面进行刻划,刻划硬度的测试由低至高依次进行。观察硬度计平面有无刻面,轻擦平面,以防被测样品的粉末留在硬度计上,使判断失误。

若硬度计平面有划痕,则样品硬度大于硬度计。再依次测试更高一级的硬度计,直至介于两个硬度级别之间或相当于某一硬度计为止。

结果表示:摩氏硬度计所测的相对硬度用1~10数字表示,根据实测情况,可分别用等于、大于、小于某硬度级别,表示样品摩氏硬度值或范围在肉眼鉴定矿物时,通常采用刻划法确定其硬度,并以“摩氏硬度计”中所列举的十种矿物作为对比的标准。

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