Шкала Мооса

Прежде всего, необходимо понять, зачем необходимо определение твердости камня или металла. Если речь идет о покупателе, то твердость является показателем долговечности и – как следствие – стоимости изделия. Речь может идти как о памятнике из натурального камня, так и, например, о драгоценностях или украшениях. Самый простой пример, известный практически каждому – это способность алмаза царапать стекло. Отсюда берет свое начало самый популярный способ определения подлинности камня.

Но вернемся к изготовлению памятников. Твердость камня исключительно важна для мастера-камнереза, поскольку она определяет целый ряд моментов:

• трудозатраты и время на обработку заготовки;
• инструмент, необходимый для работы;
• применяемые методики камнеобработки;
• возможность реализовать тот или иной художественный замысел.

Как видим, твердость камней по шкале Мооса имеет широкий спектр применения в коммерческой и промышленной камнеобработке, а ее ценность для специалиста сложно переоценить.

Теперь перенесемся на два столетия назад к истории возникновения шкалы Мооса и ее создателю.

Карл Фридрих Кристиан Моос (Carl Friedrich Christian Mohs) родился 29 января 1773 года в немецком городе Гернроде. История практически не сохранила фактов о его детских и юношеских годах. Известно лишь что Моос посещал Галле-Виттенбергский университет, где изучал химию, физику и математику. После окончания университета и вплоть до 1801 года Моос работал в простой шахте, дослужившись до должности штейгера (шахтного мастера).

В 1802 году Моос переезжает в Австрию. Первой его работой стала систематизация частной коллекции минералов. В 1812 году он обосновывается в австрийском городе Грац, где под руководством эрцгерцога Иоганна Австрийского работает над созданием местного музея и научной академии (впоследствии известной как Грацский технический университет).

Наиболее известным научным достижением Фридриха Мооса стала разработка им шкалы механической твердости минералов. В свое время это было оригинальным решением, поскольку ученые и инженеры ранжировали минералы по их химическому составу, не прибегая к механическому воздействию.

Моос выбрал наиболее практичный и простой способ, предложив шкалу из 10 позиций. Десятую занял самый прочный (в свое время) минерал алмаз, на первой расположился наиболее мягкий тальк. Между ними ученый расположил еще восемь эталонных минералов, которые обозначили промежуточные позиции. В результате получилась следующая таблица:

Достаточно странно видеть «по обе стороны» шкалы фактически один и тот же элемент – углерод в виде графита и алмаза. Впрочем, из школьного курса химии можно вспомнить, что алмаз обладает исключительной твердостью лишь благодаря своей сверхплотной кристаллической решетке.

В настоящее время по твердости с алмазом могут конкурировать лишь две его модификации – фуллерит и лонсдейлит, превосходящие его по этому параметру на 58% и 110% соответственно.

Для того, чтобы облегчить проведение замеров в полевых условиях, приведем показатели твердости для предметов, которые гарантированно можно найти в любом кармане:

Как видно из таблицы, закаленная сталь, из которой изготавливают напильники, заметно тверже стекла, но уступает кварцу, имеющему твердость драгоценного камня. Благодаря этому свойству, ювелиры и огранщики долгое время использовали простой напильник или надфиль для определения стеклянных подделок, пока их не сменил гораздо более технологичный рефрактометр.

Теперь приведем показатели твердости для материалов, используемых при изготовлении памятников:

Как видим, мрамор – при всей его эстетичности – весьма и весьма мягок и подвержен эррозии и другим внешним воздействиям. Поэтому, в отличие от гранита, мрамор должен проходить специальную обработку перед установкой памятника на кладбище.

Наконец, укажем твердость металлов, из которых изготавливаются декоративные аксессуары и фурнитура для памятников:

Данная таблица наглядно демонстрирует причину, по которой изготовители итальянской бронзы на памятники практически полностью перешли на использование латуни – несмотря на ее недостаточно насыщенный, белесый цвет.

В заключение необходимо заметить, что все вышесказанное верно только применительно к веществам в чистом виде. Об этом необходимо знать и помнить, поскольку в наше время производители часто добавляют к металлам примеси для повышения их твердости и прочности. Так, например, в золото (индикатор MOHS 3) часто добавляют никель (значение MOHS 4) – чтобы улучшить показатели прочности готового изделия.

Несмотря на то, что до настоящего времени шкала определения твердости Мооса не потеряла свой актуальности, особенно при проведении полевых измерений, с середины прошлого века геологи и минерологи перешли на склерометры, использующие инденторы – специальные элементы, представляющие собой шарики, конусы или пирамиды, изготовленные из закаленной стали, высокопрочного сплава или алмаза. Но даже значительно превосходя изобретение двухсотлетней давности по точности измерений, современные склерометры не могут даже приблизиться к диапазону значений шкалы Мооса.