Mohsova stupnice tvrdosti

V mineralogii se k určení tvrdosti nerostů nejčastěji používá Mohsova stupnice, která má deset stupňů. Sestavil ji německý geolog Carl Friedrich Christian Mohs. Je založena na předpokladu, že tvrdší minerál zanechá v měkčím minerálu vryp.

Naše nabídka nerostů.

Mohsova stupnice od nejměkčích nerostů po nejtvrdší:

(V závorce je u minerálů uvedena jejich absolutní tvrdost).

1. mastek (1)
2. sůl kamenná (3)
3. kalcit (9)
4. fluorit (21)
5. apatit (48)
6. živec (72)
7. křemen (100)
8. topaz (200)
9. korund (400)
10. diamant (1600)

Graf zobrazuje rostoucí absolutní tvrdost u minerálů použitých na Mohsově stupnici tvrdosti.

Tvrdost minerálu určujeme tak, že jeho povrch postupně rýpeme hranou jednotlivých nerostů ze stupnice tvrdosti, počínaje nejměkčím mastkem. Jakmile některý z nerostů zanechá na zkoumaném materiálu viditelnou rýhu, znamená to, že tento materiál má nižší tvrdost než nerost, který rýhu vytvořil. Tento způsob testování se nejlépe uplatňuje na krystalech, jednotlivých kusech nerostů nebo nanejvýše hrubozrnných agregátech. Naopak u jemnozrnných či vláknitých agregátů bývá určení tvrdosti velmi nepřesné a často nevěrohodné, protože jejich struktura neumožňuje spolehlivé porovnání.

Prodej krystalů bizmutu

V praxi je užitečné orientovat se v základní tvrdosti předmětů běžně dostupných v okolí. Například nehet má tvrdost 1,5 až 2, takže snadno poškrábe mastek (a samozřejmě i jiné minerály s tvrdostí 1), ale nikoli kalcit (tvrdost 3). Mince mají tvrdost 3,4 až 4, kapesní nůž přibližně 5. Pokud minerál zanechává rýhu ve skle, má tvrdost vyšší než 5. Ještě tvrdší jsou ocelový pilník (tvrdost 7; minerály s vyšší tvrdostí jsou v přírodě vzácné) a keramický nůž (tvrdost 8,2).

Nejtvrdší minerály

Tvrdost byla dříve určujícím měřítkem mezi drahokamy a polodrahokamy. Za drahokam byl považován kámen s tvrdostí větší jak křemen (více jak 7 dle Mohse). Mezi nejtvrdší kameny patří: akvamarín s tvrdostí (7,5 - 8); topaz (8); korund (9) a jeho odrůdy rubín (9); safír (9) smaragd (7,5 – 8). Vrcholem Mohsovy stupnice je král drahokamů - diamant; s tvrdostí (10).

Tvrdost minerálu

Tvrdost minerálu je určována pevností vazeb mezi částicemi v jeho krystalické mřížce. Pokud jsou částice uspořádány blízko u sebe, vznikají silnější vazby, které zajišťují vyšší tvrdost daného nerostu. Naopak, jsou-li částice od sebe dále, vazby jsou slabší a nerost je měkčí. Obecně tedy platí, že čím pevněji jsou částice v krystalové struktuře spojeny, tím větší odpor klade minerál proti mechanickému narušení. Tvrdost lze stručně charakterizovat jako schopnost materiálu odolávat poškození povrchu, například při pokusu o jeho poškrábání jiným předmětem.

Pro tvrdost platí několik základních obecných podmínek:

• tvrdost roste s klesající vzdáleností jednotlivých iontů ve struktuře
• roste s větší pravidelností krystalové mřížky
• roste s mocenstvím iontů respektive s násobností vazby
• roste s podílem iontové vazby ve smíšených vazbách
• krystalové agregáty (drúzy) jsou obvykle měkčí než samostatný krystal

Tvrdost některých minerálů a prvků

• Achát 6 - 7
• Alabastr 1,7
• Antracit 2
• Chrom 9
• Kalcit 3
• Karborundum 9,5 - 10
• Křemík 7
• Magnetit 6
• Měď 3
• Mramor 3-4
• Olovo 1,5
• Platina 4,3
• Pyrit 6,3
• Sádrovec 1,6-2
• Síra 2
• Slída 2,8
• Stříbro 2,7
• Zlato 2,5
• Železo 4,5

Zajímavost: vosk má při teplotě 0°C tvrdost 0,2.

Široká nabídka minerálů na e-shopu.

Je nejtvrdší diamant?

Na Mohsově stupnici tvrdosti zaujímá diamant nejvyšší pozici. V roce 2009 byly v jednom z meteoritů objeveny další dvě modifikace uhlíku (obdobné diamantu) a s vyšší tvrdostí. Nejtvrdší známý materiál na světě je též modifikací diamantu. Nazývá se ;ADNR (Aggregated diamond nanorod) a vytvořili jej vědci z Bayreuthské univerzity v roce 2005 pomocí nanokrystalizace diamantu. Molekuly v této látce (nejedná se o minerál) mají tvar fullerenů, vytvářejících řetězce o délce jednoho mikrometru. ADNR vydrží tlak 491 gigapascalů.

Kdo byl Friedrich Mohs?

Carl Friedrich Christian Mohs byl německý geolog a mineralog, který se narodil 29. ledna 1773 v Gernrode v rodině obchodníka. Studoval chemii, matematiku a fyziku na univerzitě v Halle a poté dokončil studium na Báňské akademii ve Freibergu. Od roku 1801 pracoval jako důlní mistr (předák) v dolech v Neudorfu. V roce 1802 byl poprvé pozván do Rakouska, kde třídil a popisoval minerály ze soukromé sbírky bankéře J. F. van der Nülla.

Portrét německého geologa a mineraloga Carla Friedricha Christiana Mohse.

V roce 1812 byl jmenován profesorem mineralogie na Joanneu ve Štýrském Hradci. V této době začal v rámci své práce určovat fyzikální vlastnosti minerálů a na jejich základě je třídit. Tím se odlišoval od tehdejších mineralogů, kteří minerály klasifikovali podle chemického složení.

Vytvořil stupnici tvrdosti, která se používá dodnes a je známá jako Mohsova stupnice tvrdosti. Mohs ji sestavil nezávisle na konceptu Christiana Samuela Weisse, který ve stejné době rozvíjel krystalografický systém.

V roce 1817 se stal profesorem a nástupcem Gotloba Wernera ve Freibergu a v roce 1826 byl jmenován profesorem ve Vídni. Zemřel během své cesty do Itálie v roce 1839.