Описание шкалы Мооса - набора эталонных минералов из 9 шт.
Твёрдость минерала - это сопротивление, оказываемое кристаллом царапающему, сверлящему, шлифующему или давящему предмету. На преодоление этого сопротивления должна быть затрачена определенная работа, которая может быть принята за меру твёрдости. В минералогии твёрдость минерала определяется по 10-бальной шкале, предложенной австрийским химиком и минералогом Фридихом Моосом в 1811г.
По шкале Мооса можно предположить к какому классу скорее всего относится минерал, например:
- Самородные элементы не считая алмаза, обычно мягкие. Вместе с тем платина (4 – 4,5 по шкале Мооса) и железо (4,5 по шкале Мооса) достаточно твёрдые; еще большей твёрдостью (6 – 7 по шкале Мооса) обладает иридосмин. Соединения тяжелых металлов (серебра, меди, свинца, висмута и ртути) являются мягкими (твердость меньше 4).
- Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения: большинство сульфидов и сульфосолей мягкие, хотя допустим у пирита твердость 6 – 6.5 по шкале Мооса.
- Галоидные соединения (Галогениды) мягкие - менее 4 по шкале Мооса.
- Кислородные соли (оксисоли): карбонаты и сульфаты обычно мягкие - менее 4 по шкале Мооса. Фосфаты обладают средним (5 по шкале Мооса) значением твёрдости. Безводные силикаты чаще всего твёрдые, а водные силикаты (слюды, цеолиты) - мягкие.
- Оксиды и гидроксиды: оксиды, как правило, твёрдые (более 5 по шкале Мооса), а гидроксиды относительно мягкие.
Взаимосвязь между твёрдостью и структурой минералов:
- Твёрдость тем больше, чем меньше размеры атомов или ионов.
- Твёрдость увеличивается с увеличением валентности или заряда катионов, входящих в данный минерал.
- Твёрдость возрастает с увеличением плотности упаковки.
- Большое значение на твёрдость оказывает степень координации атомов в соединениях. В окислах и силикатах наибольшая твёрдость принадлежит соединениям тех катионов, для которых отношение радиуса катиона к радиусу аниона отвечает нижнему пределу устойчивости координационного числа.
- Присутствие в соединении гидроксильных ионов воды несколько понижает твёрдость.
Зависимость твёрдости минералов от их структуры (закономерность):
- Твёрдость изменяется обратно пропорцонально межатомным расстояниям, а именно расстоянием между катионом и анионом.
- Твёрдость изменяется прямо пропорционально плотности химических связей.
Имеются и некоторые второстепенные закономерности, например, чем ниже твёрдость, тем ниже точка плавления. За некоторым исключением, та из двух полиморфных модификаций, которая образовалась при более высоком давлении, плотнее и твёрже, чем низкотемпературная модификация. Кроме того, твёрдость повышается с понижением температуры; так, твёрдость льда приближается к 6 по шкале Мооса при температуре -40º по Цельсию. Известны также некоторые аномалии в изменении твёрдости, в частности, её значения для промежуточных членов некоторых рядов твёрдых растворов могут быть несколько выше, чем твёрдость обоих конечных членов таких рядов.
