Mohsova stupnice tvrdosti

Mohsova stupnice tvrdosti

Mohsova stupnice tvrdosti řadí minerály podle schopnosti rýpat do jiných materiálů. Tabulka slouží jako rychlý orientační přehled srovnávací tvrdosti.

Mohsovu srovnávací stupnici tvrdosti minerálů sestavil v roce 1812 německý mineralog Friedrich Mohs. Princip je jednoduchý: minerál s vyšším číslem dokáže poškrábat minerál s číslem nižším, zatímco minerál s nižším číslem do tvrdšího minerálu vryp neudělá.

Stupnice je pořadová, nikoli lineární. Rozdíl mezi stupni 9 a 10 proto není stejný jako rozdíl mezi stupni 2 a 3. Diamant je fyzikálně mnohem tvrdší než korund, i když jsou v Mohsově stupnici uvedeny jen o jeden stupeň od sebe.

Mohsova stupnice tvrdosti – referenční minerály
TvrdostMinerálChemický názevChemický vzorec
1mastekhydratovaný křemičitan hořečnatýMg3Si4O10(OH)2
2sádrovecdihydrát síranu vápenatéhoCaSO4·2H2O
3kalcituhličitan vápenatýCaCO3
4fluorit (kazivec)fluorid vápenatýCaF2
5apatitfosforečnan vápenatý s fluoridem, chloridem nebo hydroxidemCa5(PO4)3(F,Cl,OH)
6ortoklas (živec)křemičitan hlinitodraselnýKAlSi3O8
7křemenoxid křemičitýSiO2
8topazfluor‑hydroxylový hlinitokřemičitanAl2SiO4(F,OH)2
9korundoxid hlinitýAl2O3
10diamantuhlíkC

Metoda se používá hlavně v mineralogii, geologii a při rychlém orientačním určování minerálů v terénu. Pro přesné měření technických materiálů vhodná není, protože jednotlivé stupně nejsou stejně vzdálené a výsledek závisí i na směru krystalu, čistotě, struktuře a stavu povrchu.

Jak Mohsovu stupnici používat

Zkouška se provádí vrypem. Neznámý vzorek se zkouší porovnat s látkou známé tvrdosti. Pokud například křemen poškrábe zkoušený minerál, ale ortoklas nikoli, leží jeho tvrdost přibližně mezi 6 a 7. Při praktickém zkoušení je vhodné rozlišit skutečný vryp od pouhé stopy prachu nebo odřeniny na povrchu.

Orientační pomůcky pro zkoušku vrypem
PomůckaPřibližná tvrdost podle MohseJak ji použít
nehetasi 2 až 2,5poškrábe velmi měkké minerály, například mastek a často i sádrovec
měděná mince nebo měděný plíšekasi 3pomůže odlišit kalcit a měkčí minerály
ocelový nůžasi 5 až 6poškrábe apatit a měkčí minerály, ale nepoškrábe křemen
skloasi 5 až 6,5křemen sklo běžně poškrábe; kalcit nikoli
křemen7užitečná hranice pro mnoho běžných horninotvorných minerálů

U cenných vzorků, leštěných ploch nebo šperků je nutné postupovat opatrně. Zkouška vrypem může povrch trvale poškodit.

Tabulka tvrdosti minerálů a látek

Následující tabulka je pouze orientační. U kovů, skel, slitin a přírodních materiálů se tvrdost může výrazně měnit podle složení, čistoty, krystalické struktury, tepelného zpracování a stavu povrchu.

Orientační tabulka tvrdosti některých látek podle Mohsovy stupnice
LátkaTvrdost
Achát6–7
Alabastr1,7
Antracit2
Antimon3
Azbest2
Asfalt1–2
Bismut2,5
Bor9,5
Cesium0,2
Cín1,8
Draslík0,5
Fosfor0,5
Germanium6,25
Grafit1–2
Hliník2–3
Hořčík2
Chrom8,5–9
Iridium6,5
Kadmium2
Kalcit3
Karborundum9–9,5
Kobalt5–5,5
Křemík7
Lithium0,6
Magnetit5,5–6,5
Mangan5–6
Měď2,5–3
Mosaz3–4
Mramor3–4
Nikl3,8
Ocel4–8,5
Olovo1,5
Osmium7
Palladium4,8
Platina4–4,5
Pyrit6–6,5
Rubidium0,3
Sádrovec2
Selen2
Síra1,5–2,5
Sklo4,5–6,5
Slída2–3
Sodík0,4
Stříbro2,5–3
Stroncium1,8
Tellur2–2,5
Vanad6–7
Vápenec (kalcit)3
Vápník1,5
Vosk při 0 °C0,2
Woodův kov3
Zinek2,5
Zirkon7,5–8
Zlato2,5–3
Železo4–5

Mohsova stupnice a technické zkoušky tvrdosti

Mohsova stupnice dobře poslouží pro rychlé porovnání minerálů, ale nehodí se pro přesnou technickou specifikaci materiálů. V technické praxi se používají metody, které pracují s definovaným vtiskovačem, zatížením a měřeným rozměrem vtisku nebo hloubkou vniku.

Srovnání Mohsovy stupnice s technickými metodami
MetodaPrincipTypické použití
Mohsova stupniceporovnání schopnosti poškrábat jiný materiálminerály, geologie, orientační zkouška v terénu
Brinellvtisk kuličky a měření průměru vtiskuodlitky, výkovky, hrubší kovové materiály
Vickersvtisk diamantové pyramidy a měření úhlopříčekkovy, tvrdé materiály, mikrotvrdost
Rockwellměření zbytkové hloubky vtiskurychlá kontrola kovových výrobků
Knoopmělký podlouhlý vtisk diamantovým jehlanemtenké vrstvy, křehké materiály, povlaky

Časté otázky

Jaká je tvrdost diamantu na Mohsově stupnici?
Diamant má tvrdost 10 – nejvyšší stupeň stupnice a zároveň nejtvrdší přírodní látka. Fyzikálně je ale diamant mnohem tvrdší než korund (9), i když jsou v pořadové stupnici jen o jeden stupeň od sebe. Mohsova stupnice není lineární.
Co je tvrdší než diamant?
Z přírodních látek není nic tvrdšího než diamant. Existují však uměle připravené látky: kubický nitrid bóru (cBN, Mohs přibližně 9,5–10), wurtzitický nitrid bóru nebo lonsdaleite (hexagonální diamant). Tyto materiály se používají v průmyslu jako brusiva a řezné nástroje.
Jaká je tvrdost korundu?
Korund (Al2O3) má tvrdost 9 – druhý nejtvrdší přírodní minerál. Drahokamové odrůdy korundu jsou rubín (červený) a safír (modrý). Průmyslový korund se používá jako brusný materiál.
Jaká je tvrdost skla?
Běžné sodnovápenaté sklo má tvrdost přibližně 5 až 6,5 podle Mohsovy stupnice. Proto ho křemen (Mohs 7) snadno poškrábe – tohoto jevu se využívá při orientačním určování minerálů v terénu.
Jaká je tvrdost oceli?
Ocel má orientační tvrdost 4 až 8,5 podle Mohsovy stupnice – rozsah závisí na složení slitiny a tepelném zpracování. Mohsova stupnice není pro technické hodnocení kovů vhodná. Pro přesné měření se používají metody Brinell, Vickers nebo Rockwell.
Jaká je tvrdost zlata a stříbra?
Zlato má tvrdost přibližně 2,5 až 3, stříbro přibližně 2,5 až 3. Oba kovy jsou relativně měkké – proto se ve šperkařství legují s jinými kovy pro zvýšení tvrdosti a odolnosti.
Jaká je tvrdost vápence?
Vápenec je hornina tvořená převážně kalcitem (CaCO3), který má tvrdost 3. Vápenec proto snadno poškrábe nehet (Mohs 2–2,5), ale ocelový nůž (Mohs 5–6) ho poškrábe.
Co znamená tvrdost 7 podle Mohse?
Tvrdost 7 odpovídá křemenu (SiO2). Materiál s tvrdostí 7 dokáže rýpat do látek s nižším číslem a sám je rýpán látkami s vyšší tvrdostí. Křemen je praktická hranice – běžné sklo (Mohs 5–6,5) poškrábe, ale topaz (Mohs 8) nebo korund (Mohs 9) ho poškrábají.

Související