Qu'est-ce que l'échelle de dureté de Mohs ?
La dureté de Mohs est une méthode comparative permettant de mesurer la résistance aux rayures des minéraux sur une échelle de 1 à 10. L'idée qui sous-tend l'échelle de dureté de Mohs est assez simple. Cette échelle permet d'identifier les minéraux en testant leur capacité à se rayer ou à être rayer par un minéral de dureté connue. Le matériau le plus dur raye le matériau le plus tendre.
Le diamant est le matériau le plus dur sur l'échelle de dureté de Mohs, avec une note maximale de 10, tandis que le talc se situe à l'extrémité inférieure de l'échelle, avec une note de 1.
Par exemple, le gypse peut rayer le talc ; il a donc une valeur de dureté de Mohs plus élevée que le talc.
Comprendre la dureté Mohs
La science de la minéralogie doit une grande partie de sa compréhension à diverses échelles et mesures qui ont été élaborées au fil des ans. L'une de ces échelles clés, qui mesure la dureté des minéraux, est l'échelle de dureté de Mohs. Pour tous ceux qui s'intéressent à la gemmologie, à la géologie ou à la minéralogie, cette échelle constitue un outil inestimable pour différencier et classer les minéraux. Voyons maintenant comment comprendre l'échelle de dureté de Mohs.
Origine de l'échelle de Mohs
L'échelle de dureté de Mohs a été conçue en 1812 par Friedrich Mohs, géologue et minéralogiste allemand. Reconnaissant la nécessité de classer les minéraux dans une sorte d'ordre systématique, il a conçu une méthode simple mais efficace pour déterminer la dureté. Il s'agissait d'observer quels minéraux pouvaient en rayer d'autres.
Il est fascinant de constater que Mohs n'a pas inventé le concept de test de dureté. Les civilisations anciennes avaient déjà fait des observations sur les matériaux qui pouvaient être utilisés pour égratigner ou tailler d'autres matériaux. Mohs a toutefois été le premier à dresser une liste cohérente et comparative.
Échelle de dureté de Mohs
| Dureté | Matériau |
|---|---|
| 1 | Talc |
| 2 | Gypse |
| 3 | Calcite |
| 4 | Fluorite |
| 5 | Apatite |
| 6 | Feldspath orthoclase |
| 6,5 | Verre borosilicaté |
| 7 | Quartz |
| 7 | Impactinator® Verre |
| 8 | Topaze |
| 9 | Corindon |
| 9 | Verre saphir |
| 10 | Diamant |
Important à savoir
Applications et pertinence
La gemmologie et la joaillerie : L'une des applications immédiates de l'échelle de Mohs est la gemmologie. Lors de la conception de bijoux, il est impératif de connaître la dureté des pierres précieuses utilisées, car elle a un impact direct sur leur durabilité et leur résistance à l'abrasion. Par exemple, les diamants, dont la dureté de Mohs est de 10, sont souvent utilisés dans les bagues de fiançailles parce qu'ils résistent mieux aux rayures que la plupart des autres pierres.
Construction et fabrication : La dureté des matériaux joue un rôle essentiel dans les secteurs de la construction et de la fabrication. Par exemple, la connaissance de la dureté des minéraux peut aider à sélectionner le bon type de machines ou d'outils pour l'exploitation minière ou la coupe.
Éducation : L'échelle de Mohs est un outil élémentaire pour initier les étudiants au monde de la minéralogie. Sa simplicité et sa facilité d'utilisation en font un outil de choix pour les enseignants.
Limites de l'échelle de Mohs
L'échelle de dureté de Mohs est facile à utiliser, mais elle manque de précision parce qu'elle ne comporte que 10 échelles, avec une relation quasi logarithmique avec la dureté absolue. Une différence de dureté Mohs de 5 et 6 ne peut pas être réellement déterminée et constitue davantage une approximation que les méthodes de mesure de dureté plus sophistiquées et de haute précision telles que Vickers ou Rockwell.
Dureté relative : L'échelle de Mohs ne mesure que la dureté relative. Elle ne fournit pas de mesure absolue ou quantitative. Par exemple, si le diamant est classé 10 et le corindon 9, le diamant est en réalité beaucoup plus dur que le corindon. Manque de précision : L'échelle manque de valeurs intermédiaires. Par conséquent, si deux minéraux se situent entre deux chiffres, il peut être difficile de déterminer leur dureté relative. Manque d'exhaustivité : L'échelle ne couvre que 10 minéraux. De nombreux minéraux se situent entre ces valeurs standard, ce qui nécessite l'utilisation de minéraux de référence supplémentaires. Autres mesures de dureté
Compte tenu des limites de l'échelle de Mohs, d'autres méthodes ont été mises au point pour mesurer la dureté avec plus de précision. Les échelles de Vickers et de Rockwell, par exemple, mesurent la dureté en évaluant la profondeur ou la taille d'une indentation laissée par une force fixe. Ces échelles sont plus couramment utilisées en métallurgie.
Avantages de l'échelle de Mohs
L'avantage de la méthode de mesure de la dureté de Mohs réside dans le processus de rayure par rapport au processus de bosselage des deux autres méthodes. Cette méthode est particulièrement utile pour les matériaux cristallins tels que le verre ou la céramique, qui se brisent et ne se déforment pas.
Il s'agit d'une méthode simple, rapide et économique pour déterminer la dureté à la rayure des minéraux. Un kit de test coûte moins de 30 USD. Et avant que vous ne posiez la question. Un kit de test aussi bon marché n'est pas accompagné d'un véritable diamant.
La dureté de Mohs en bref
L'échelle de dureté de Mohs, malgré ses limites, reste un test important pour la minéralogie. Sa simplicité, sa facilité d'utilisation et le fait qu'elle ne nécessite pas d'équipement particulier la rendent très populaire. Qu'elle soit utilisée par un étudiant dans une salle de classe, un bijoutier évaluant des pierres précieuses ou un géologue sur le terrain, l'échelle de Mohs témoigne de l'ingéniosité de Friedrich Mohs et de l'importance durable de la classification systématique en science.
Quand utiliser le test du harnais de Mohs et quand ne pas le faire
Il s'agit d'un moyen simple de tester la dureté des rayures, en utilisant des outils tels qu'une pièce de monnaie en cuivre et un clou en acier. Bien qu'elle permette de classer les minéraux par catégories, elle fournit des mesures relatives et non exactes. Par exemple, le diamant (10) est beaucoup plus dur que le corindon (9), mais le corindon n'est que deux fois plus dur que la topaze (8).
La dureté par indentation mesure la résistance à une pression constante, comme l'enfoncement d'un clou dans une surface. L'échelle de Rockwell mesure cette résistance en déterminant dans quelle mesure un matériau résiste à la perforation, contrairement à la dureté à la rayure. Ce test est précis mais doit être réalisé en laboratoire.
La dureté de rebond vérifie le degré de rebondissement d'un marteau à pointe de diamant sur un matériau. Le test de rebond de Leeb? est pratique sur le terrain et offre certains avantages par rapport aux tests en laboratoire, mais il est moins précis.
L'élasticité et la plasticité indiquent si un matériau reprend sa forme (élastique), change de forme sans se briser (plastique) ou se brise (cassant). Le diamant, bien que dur, est cassant, tandis que le cuivre est mou, mais ductile et malléable.
La solidité mesure la capacité d'un matériau à se déformer sous l'effet d'une contrainte, tandis que la ténacité mesure la résistance à la rupture. Ces propriétés sont cruciales pour différentes applications :
- Utiliser l'échelle de Mohs pour les outils de coupe.
- Utiliser les échelles Rockwell ou Vickers ou Brinell pour vérifier le bosselage.
- Vérifier l'élasticité et la fragilité des structures porteuses.
- Évaluer la résistance et la ténacité des matériaux de construction.
- Utiliser le test de dureté au crayon pour l'optique Penser aux revêtements de film et à la peinture.
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