Твердость

Физические свойства драгоценных камней — твердость, удельный вес или плотность, характер излома — зависят от характера химических связей и кристаллической структуры атомов данного минерала. Например, алмаз — самый твердый из известных природных материалов, а графит — один из самых мягких, хотя оба состоят из одного и того же химического элемента — углерода. Способ связи атомов углерода друг с другом в кристалле алмаза определяет его большую твердость и упругость.

Это одно из ключевых свойств драгоценного камня. Под твердостью минерала принято понимать его способность оказывать сопротивление внешнему механическому воздействию. Она обусловливается силами сцепления между соседними частицами материала. Для определения твердости разработано много различных методов и конструкций. На практике можно ограничиться приближенным определением этого показателя. Наиболее распространенным и простым является метод царапания с помощью эталонов десятибалльной относительной шкалы Мооса.

Каждый камень может быть проверен и классифицирован с помощью этой шкалы, и в соответствии с результатами тестов ему присваивается значение твердости от одного до десяти.

Шкала твердости была изобретена немецким минералогом Фридрихом Моосом (Friedrich Mohs) как способ классификации относительной твердости полезных ископаемых. Он брал десять общеизвестных минералов и располагал их в порядке их устойчивости к царапанию: каждый последующий минерал способен оцарапать располагающийся в шкале до него, но будет поцарапан теми, что находятся ниже:

Тальк……………………………………1

Гипс……………………………………..2

Кальцит………………………………..3

Флюорит………………………………4

Апатит………………………………….5

Полевой шпат……………………….6

Кварц……………………………………7

Топаз……………………………………8

Корунд………………………………….9

Алмаз ……………………………….10

Обычно применяется портативный набор специальных пробников, называемых «карандашами твердости» (hardness pencils). Устройством они напоминают обычные цанговые карандаши, на концах которых вместо грифеля вставлен заостренный кусочек одного из минералов-эталонов Мооса.

Полезно знать, что твердость таких подручных средств, как ноготь соответствует приблизительно 2,5, перочинный нож или осколок стекла — 5,5, а кусочек кварца — 7. Значения твердости, определяемые по методу Мооса, являются весьма приблизительными, но их как правило бывает достаточно для диагностики ювелирных камней. Микротвердость или абсолютную твердость минерала можно установить при помощи теста Кнупа на специальном приборе — твердометре. Алмазная пирамидка под действием определенной нагрузки вдавливается в полированную поверхность исследуемого образца, а затем под микроскопом измеряется размер отпечатка, оставленного алмазом, и рассчитывается точная величина микротвердости в килограмм-силах на квадратный миллиметр.

Абсолютные значения твердости минералов-эталонов возрастают неравномерно, особенно при максимальных величинах, что наглядно иллюстрируется шкалой Кнупа (Кпоор). Определение твердости ювелирных камней в обработанном виде по методу Мооса — деликатная процедура, связанная с некоторым повреждением исследуемого камня, и потому применяется только в тех случаях, когда другие тесты не дали результатов. Большинство минералов, распространенных в земной коре, обладает твердостью, не превышающей 7.