Escala de Mohs
L'escala de Mohs[1] de la duresa de minerals caracteritza la resistència al ratllat de diversos minerals a partir de la capacitat d'un material dur per a ratllar-ne un de més tou.[2] Fou creada el 1812 pel geòleg i mineralogista alemany Friedrich Mohs, i es tracta d'una de les moltes definicions de la duresa en la branca de la ciència de materials.[3][4] El mètode de comprovar la duresa mirant quins materials poden ratllar-ne d'altres, però, ve de l'antiguitat: fou mencionat per primera vegada per Teofrast en el seu tractat Sobre pedres (ca. 300 aC), seguit per Plini el Vell en la seva Naturalis Historiae (ca. 77 dC).[5][6][7] L'escala de Mohs és útil per a la identificació de minerals al camp, però no és un predictor precís de què tan bé resisteixen els materials en un entorn industrial.[8]
En intentar establir comparacions de duresa amb valors absoluts i més precisos, es van crear altres mètodes i escales que, en general, van adoptar el nom del seu creador. Aquest article recull aquestes escales.
Minerals
modificaL'escala de Mohs de duresa de materials es basa en la capacitat d'una mostra natural de matèria per ratllar-ne una altra. Les mostres de material usades per Mohs són totes minerals, és a dir, substàncies pures que es troben a la natura. Les roques estan formades per un o més minerals. Com que en el moment de dissenyar l'escala el material més dur conegut era el diamant, aquest mineral es troba a dalt de tot d'aquesta. La duresa d'un material es mesura en l'escala buscant el material més dur que el material en qüestió pot ratllar, i/o el material més tou que pot ratllar el material en qüestió. Per exemple, si un material és ratllat per l'apatita però no per la fluorita, la seva duresa en l'escala de Mohs seria d'entre 4 i 5.[9]
«Rallar» un material a efectes de l'escala de Mohs significa crear dislocacions no elàstiques visibles a simple vista. Amb freqüència, els materials que estan més avall a l'escala de Mohs poden crear dislocacions microscòpiques no elàstiques en materials que tenen un nombre de Mohs més alt. Tot i que aquestes dislocacions microscòpiques són permanents i de vegades perjudicials per a la integritat estructural del material més dur, no es consideren «esgarrapades» per determinar un nombre a l'escala de Mohs.[10]
Cadascun dels deu valors de duresa de l'escala de Mohs està representat per un mineral de referència, la majoria dels quals estan molt estesos a les roques.
L'escala de Mohs és purament ordinal. Per exemple, el corindó (9) és el doble de dur que el topazi (8), però el diamant (10) és quatre vegades més dur que el corindó. La taula a continuació mostra la comparació amb la duresa absoluta mesurada amb un duròmetre acompanyada d'exemples fotogràfics.[11][12]
| Duresa de Mohs | Mineral | Fórmula química | Duresa absoluta | Imatge |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Talc | Mg₃Si₄O10(OH)₂ | 1 | 
|
| 2 | Guix | CaSO₄·2H₂O | 3 | 
|
| 3 | Calcita | CaCO₃ | 9 | 
|
| 4 | Fluorita | CaF₂ | 21 | 
|
| 5 | Apatita | Ca₅(PO₄)₃(OH–,Cl–,F–) | 48 | 
|
| 6 | Ortosa | KAlSi₃O₈ | 72 | 
|
| 7 | Quars | SiO₂ | 100 | 
|
| 8 | Topazi | Al₂SiO₄(OH–,F–)₂ | 200 | 
|
| 9 | Corindó | Al₂O₃ | 400 | 
|
| 10 | Diamant | C | 1600 | 
|
Duresa intermèdia
modificaLa taula a continuació mostra substàncies addicionals que poden situar-se entre els nivells enters. Alguns tenen una duresa entre dos dels minerals de referència de l'escala de Mohs. A algunes substàncies sòlides que no són minerals se'ls ha assignat una duresa a l'escala de Mohs. No obstant això, si la substància és en realitat una barreja d'altres substàncies, la duresa pot ser difícil de determinar o pot ser enganyosa o no tenir sentit. Per exemple, algunes fonts han assignat una duresa Mohs de 6 o 7 al granit, però es tracta d'una roca formada per diversos minerals, cadascun amb la seva pròpia duresa Mohs (per exemple, el granit ric en topazi conté: topazi —duresa 8 —, quars —duresa 7—, feldspat ortoclasa —duresa 6—, feldspat plagioclasa —duresa 6 a 6,5—, mica —duresa 2 a 4—).
El 16 d'agost de 2011, investigadors de la Carnegie Institute of Technology van trobar un al·lòtrop del carboni, més dur que el diamant, capaç de mantenir-se estable en condicions normals, encara que s'obtenia a partir d'un material format per esferes de carboni-60, sotmetent-lo a una pressió de 320.000 atm.[18]
Comparació amb la duresa de Vickers
modificaA continuació es mostra una comparació entre les dureses de Mohs i de Vickers.
| Mineral | Duresa de Mohs | Duresa de Vickers kg/mm² |
|---|---|---|
| Grafit | 1–2 | VHN10=7–11 |
| Estany | 1½ | VHN10=7–9 |
| Bismut | 2–2½ | VHN100=16–18 |
| Or | 2½ | VHN10=30–34 |
| Argent | 2½ | VHN100=61–65 |
| Calcocita | 2½–3 | VHN100=84–87 |
| Coure | 2½–3 | VHN100=77–99 |
| Galena | 2½ | VHN100=79–104 |
| Esfalerita | 3½–4 | VHN100=208–224 |
| Heazlewoodita | 4 | VHN100=230–254 |
| Carrolita | 4½–5½ | VHN100=507–586 |
| Goethita | 5–5½ | VHN100=667 |
| Hematita | 5–6 | VHN100=1.000–1.100 |
| Cromita | 5½ | VHN100=1.278–1.456 |
| Anatasa | 5½–6 | VHN100=616–698 |
| Rutil | 6–6½ | VHN100=894–974 |
| Pirita | 6–6½ | VHN100=1.505–1.520 |
| Bowieita | 7 | VHN100=858–1.288 |
| Euclasi | 7½ | VHN100=1.310 |
| Crom | 8½ | VHN100=1.875–2.000 |
Escala de Rosiwal
modificaL′escala de Rosiwal deu el seu nom al geòleg austríac August Karl Rosiwal. L'escala Rosiwal basa la seva medició en valors absoluts, a diferència de l′escala de Mohs els valors relatius dels quals són més apropiats per a la investigació de camp (in situ).
Taul de valors Rosiwal
modifica| Valor MOHS | Mineral | Valor ROSIWAL | Composició química | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Duresa | 1 | 10 | 100 | 1000 | 10000 | 100000 | 1000000 | ||
| 1 | Talc | #### | Mg3Si4O10(OH)2 | ||||||
| 2 | Guix | ####### | # | CaSO4·2H2O | |||||
| 3 | Calcita | ####### | ##### | CaCO3 | |||||
| 4 | Fluorita | ####### | ##### | CaF2 | |||||
| 5 | Apatita | ####### | ###### | Ca5(PO4)3(OH−,Cl−,F−) | |||||
| 6 | Ortoclasa | ####### | ####### | #### | KAlSi3O8 | ||||
| 7 | Quars | ####### | ####### | ####### | # | SiO2 | |||
| 8 | Topazi | ####### | ####### | ####### | ### | Al2SiO4(OH−,F−)2 | |||
| 9 | Corindó | ####### | ####### | ####### | ####### | Al2O3 | |||
| 10 | Diamant | ####### | ####### | ####### | ####### | ####### | ####### | ## | C |
Mesura en escala absoluta la duresa dels minerals. S'expressa com la resistència a l'abrasió mesurada en proves de laboratori prenent com a base el corindó amb un valor de 1000.
Escala de Knoop
modificaEl test de duresa de Knoop (pronunciat ku-nūp) és una prova de microduresa, un examen realitzat per determinar la duresa mecànica especialment de materials molt trencadissos o làmines fines, on només es poden fer esquerdes petites per realitzar l'assaig.
La prova va ser desenvolupada per Frederick Knoop i els seus col·legues de l'National Bureau of Standards (actualment National Institute of Standards and Technology) dels Estats Units en 1939,[19] i va ser definit per l'estàndard de l'ASTM D1474.
Vegeu també
modificaReferències
modifica
- ↑ «escala de Mohs». Universitat de Barcelona. [Consulta: 2 gener 2025].
- ↑ «Escala de Mohs». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ von Groth, Paul Heinrich. Entwicklungsgeschichte der Mineralogischen Wissenschaften. Springer. «In demselben Jahre (1812) wurde MOHS als Professor am Joanneum angestellt und veröffentliche den ersten Teil seines Werkes Versuch einer Elementarmethode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien, in welcher die bekannte Härteskala aufgestellt wurde.»
- ↑ Encyclopædia Britannica. 2009. "Mohs hardness" (anglès)
- ↑ Theophrastus on Stones. Farlang.com. (anglès)
- ↑ Plini el Vell. Naturalis Historia. Volum 37, capítol 15. ADamas: six varieties of it. Two remedies (anglès)
- ↑ Plini el Vell. Naturalis Historia. Volum 37, capítol 76. The methods of testing precious stones (anglès)
- ↑ «Hardness». Arxivat de l'original el 2014-02-14.
- ↑ American Federation of Mineralogical Societies. Mohs Scale of Mineral Hardness Arxivat 2023-03-11 a Wayback Machine. (anglès)
- ↑ Geels, Kay. "The True Microstructure of Materials", pp. 5-13 en Materialographic Preparation from Sorby to the Present. Struers A/S, Copenhague, Dinamarca - archivado el 7 de marzo de 2016
- ↑ Amethyst Galleries' Mineral Gallery What is important about hardness?. galleries.com (anglès)
- ↑ Inland Lapidary. Mineral Hardness and Hardness Scales Arxivat 2008-10-17 a Wayback Machine. (anglès)
- ↑ «Mechanical Properties of the Elements». A: Samsonov, G.V.. Handbook of the Physicochemical Properties of the Elements. Nueva York: IFI-Plenum, 1968.
- ↑ L. I. berger "semiconductor materials" CRC press, 1996 ISBN 0-8493-8912-7, p. 126
- ↑ «Mohs Hardness Scale». [Consulta: 18 novembre 2022].
- ↑ «Reade Advanced Materials - Mohs' Hardness (Typical) of Abrasives». [Consulta: 9 agost 2021].
- ↑ «Mohs Hardness Scale: Testing the Resistance to Being Scratched». [Consulta: 9 agost 2021].
- ↑ «Ordering Carbon Clusters» (en inglés). [Consulta: 16 agost 2012].
- ↑ F. Knoop, C.G. Peters and W.B. Emerson, "A Sensitive Pyramidal-Diamond Tool for Indentation Measurements", Journal of Research of the National Bureau of Standards, V. 23 n.º 1, juliol de 1939, Research Paper RP1220, pp. 39-61.
Bibliografia
modifica- La gran enciclopedia de los minerales, 451 fotos, 520 pàgines 20'5 × 29'2 cm. Original: Artia, Praga 1986, versió en castellà: editorial Susaeta S.A. 1989, ISBN 978-84-305-1585-1 (imprès a Txecoslovàquia).
- Precís de minéralogie, De Lapparent, A.: París 1965.
- Minerals and how to study them, Dana, L. i Hurlbut, S.: Nova York 1949.
- Schöne und seltene Minerale, Hofmann, F. i Karpinski, J.: Leipzig 1980.
- Cordua, William S. «The Hardness of Minerals and Rocks». Lapidary Digest, c. 1990.
Enllaços externs
modifica- La duresa de Mohs a MineralTown.com