Échelle de Mohs -Mohs scale
L' échelle de Mohs de dureté minérale ( / m oʊ z / ) est une échelle ordinale qualitative , de 1 à 10, caractérisant la résistance aux rayures des minéraux grâce à la capacité d'un matériau plus dur à rayer un matériau plus mou.
L'échelle a été introduite en 1812 par le géologue et minéralogiste allemand Friedrich Mohs , dans son livre "Versuch einer Elementar-Methode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien" ; c'est l'une des nombreuses définitions de la dureté en science des matériaux , dont certaines sont plus quantitatives.
La méthode de comparaison de la dureté en observant quels minéraux peuvent en rayer d'autres est d'une grande antiquité, ayant été mentionnée par Théophraste dans son traité Des pierres , c. 300 avant JC , suivi de Pline l'Ancien dans son Naturalis Historia , c. AD 77 . L'échelle de Mohs est utile pour l'identification des minéraux sur le terrain, mais n'est pas un prédicteur précis de la résistance des matériaux dans un environnement industriel - ténacité .
Minéraux
L'échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d'un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral. Les échantillons de matière utilisés par Mohs sont tous des minéraux différents. Les minéraux sont des solides chimiquement purs trouvés dans la nature. Les roches sont constituées d'un ou plusieurs minéraux. En tant que substance naturelle connue la plus dure au moment de la conception de l'échelle, les diamants figurent en haut de l'échelle. La dureté d'un matériau est mesurée par rapport à l'échelle en trouvant le matériau le plus dur que le matériau donné peut rayer, ou le matériau le plus doux qui peut rayer le matériau donné. Par exemple, si un matériau est rayé par l'apatite mais pas par la fluorite , sa dureté sur l'échelle de Mohs serait comprise entre 4 et 5.
« Gratter » un matériau au sens de l'échelle de Mohs revient à créer des dislocations non élastiques visibles à l'œil nu. Fréquemment, les matériaux qui sont inférieurs sur l'échelle de Mohs peuvent créer des dislocations microscopiques non élastiques sur les matériaux qui ont un nombre de Mohs plus élevé. Bien que ces dislocations microscopiques soient permanentes et parfois préjudiciables à l'intégrité structurelle du matériau plus dur, elles ne sont pas considérées comme des «rayures» pour la détermination d'un nombre d'échelle de Mohs.
Chacune des dix valeurs de dureté de l'échelle de Mohs est représentée par un minéral de référence , dont la plupart sont répandus dans les roches.
L'échelle de Mohs est une échelle ordinale . Par exemple, le corindon (9) est deux fois plus dur que la topaze (8), mais le diamant (10) est quatre fois plus dur que le corindon. Le tableau ci-dessous montre la comparaison avec la dureté absolue mesurée par un scléromètre , avec des exemples illustrés.
Dureté de Mohs | Minéral de référence | Formule chimique | Dureté absolue | Image |
---|---|---|---|---|
1 | Talc | Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 | 1 | |
2 | Gypse | CaSO 4 ·2H 2 O | 2 | |
3 | calcite | CaCO3 _ | 14 | |
4 | Fluorine | CaF 2 | 21 | |
5 | Apatite | Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH − ,Cl − ,F − ) | 48 | |
6 | Feldspath orthose | KAlSi 3 O 8 | 72 | |
7 | Quartz | SiO2 _ | 100 | |
8 | Topaze | Al 2 SiO 4 (OH − ,F − ) 2 | 200 | |
9 | Corindon | Al 2 O 3 | 400 | |
dix | diamant | C | 1500 |
L'utilisation de certains matériaux ordinaires de dureté connue peut être un moyen simple d'approximer la position d'un minéral sur l'échelle. Sur l'échelle de Mohs, une plaque striée ( porcelaine non émaillée ) a une dureté d'environ 7. D'autres comparateurs utiles sont : ongle (2,5), pièce de monnaie en cuivre (3,5), lame de couteau (5,5), clou en acier (6,5), perceuse à maçonnerie peu (8.5).
Dureté intermédiaire
La dureté de certains minéraux est intermédiaire entre deux des minéraux de référence de l'échelle de Mohs. Quelques exemples sont présentés dans le tableau :
Dureté | Minéral |
---|---|
1.5 | todorokite , wakabayashilite , idrialite , dimorphite |
2.5 | linarite , ulexite , kinoïte , cylindrite |
3.5 | adamite , strontianite , roselite , ludlamite |
4.5 | conichalcite , duftite , colémanite , lindgrenite |
5.5 | pérovskite , chromite , bavénite , agrellite |
6.5 | baddeleyite , chloritoïde , berlinite , cuprospinelle |
7.5 | zircon , euclase , hambergite , grandidierite |
8.5 | chrysobéryl , tongbaite |
9h25 | Moissanite |
Autres substances
Certaines substances solides, qui ne sont pas des minéraux, se sont vu attribuer une dureté sur l'échelle de Mohs. Cependant, si la substance est en fait un mélange d'autres substances, la dureté peut être difficile à déterminer ou peut être trompeuse ou dénuée de sens. Par exemple, certaines sources ont attribué une dureté Mohs de 6 ou 7 au granit, mais cela doit être traité avec prudence car le granit est une roche composée de plusieurs minéraux, chacun avec sa propre dureté Mohs (par exemple, le granit riche en topaze contient : topaze - dureté 8, quartz - dureté 7, feldspath orthose - dureté 6, feldspath plagioclase - dureté 6 à 6,5, mica - dureté 2 à 4).
Utiliser
Malgré son manque de précision, l'échelle de Mohs est pertinente pour les géologues de terrain, qui utilisent l'échelle pour identifier grossièrement les minéraux à l'aide de kits de grattage. La dureté des minéraux sur l'échelle de Mohs se trouve couramment dans les fiches de référence.
La dureté de Mohs est utile en fraisage . Il permet d'évaluer quel type de broyeur réduira le mieux un produit donné dont la dureté est connue. L'échelle est utilisée chez les fabricants d'électronique pour tester la résilience des composants d'affichage à écran plat (tels que le verre de protection pour les écrans LCD ou l'encapsulation pour les OLED ), ainsi que pour évaluer la dureté des écrans tactiles dans l'électronique grand public.
Comparaison avec l'échelle de Vickers
Comparaison entre la dureté Mohs et la dureté Vickers :
Nom minéral |
Dureté (Mohs) | Dureté (Vickers) (kg/mm 2 ) |
---|---|---|
Graphite | 1–2 | VHN 10 = 7–11 |
Étain | 1.5 | VHN 10 = 7–9 |
Bismuth | 2–2,5 | VHN 100 = 16–18 |
Or | 2.5 | VHN 10 = 30–34 |
Argent | 2.5 | VHN 100 = 61–65 |
Chalcocite | 2,5–3 | VHN 100 = 84–87 |
Cuivre | 2,5–3 | VHN 100 = 77–99 |
Galène | 2.5 | VHN 100 = 79–104 |
Sphalérite | 3,5–4 | VHN 100 = 208–224 |
Heazlewoodite | 4 | VHN 100 = 230–254 |
Carrollite | 4,5–5,5 | VHN 100 = 507–586 |
Goethite | 5–5,5 | VHN 100 = 667 |
Hématite | 5–6 | VHN 100 = 1 000–1 100 |
Chromite | 5.5 | VHN 100 = 1 278–1 456 |
Anatase | 5.5–6 | VHN 100 = 616–698 |
Rutile | 6–6,5 | VHN 100 = 894–974 |
Pyrite | 6–6,5 | VHN 100 = 1 505–1 520 |
Bowie | 7 | VHN 100 = 858–1 288 |
Euclase | 7.5 | VHN 100 = 1 310 |
Chrome | 8.5 | VHN 100 = 1 875–2 000 |
Voir également
Les références
Lectures complémentaires
- Cordua, William S. (vers 1990). "La dureté des minéraux et des roches" . Recueil lapidaire – via gemcutters.org.