Самый твердый камень до обработки

Какой камень самый крепкий и твердый в мире: обзор и интересные факты

Человек оценивает прочность материала, чтобы понять, насколько долго прослужит вещь. Если речь идет о камне, внимание обращают на его твердость. Чем она выше, тем самоцвет крепче и дольше сохранит свойства. В число самых прочных минералов включили всего 1 камень, но ученые обнародовали более обширный перечень.

Самый твердый в мире камень

Для оценки прочности минералов используют 10-бальную таблицу Мооса и абсолютную шкалу линейной твердости. В обеих системах градации алмаз указали самым крепким камнем. Но за эталон взяли природный самоцвет без внутренних дефектов.

В ХХ столетии геммологи дополнили перечень эталонных образцов Мооса видами самоцветов с промежуточными показателями твердости. Сейчас рассматривают 20 степеней прочности: от 1 до 10 плюс позиции 1,5–9,5 (к целому числу добавили 0,5 балла).

Cамый твердый камень в мире

Среди драгоценностей на первом месте стоит бриллиант — тот же природный алмаз, только уже ограненный. Это самый твердый камень. Ювелиры используют экземпляры без скрытых трещин и примесей, а правильно выполненная огранка придает прочности.

Последние исследования подтвердили, что на земле есть самоцветы тверже. Искусственно синтезированный алмаз — более крепкий по сравнению с природным аналогом. Среди пород естественного происхождения самым прочным называют лонсдейлит и вюрцитообразный нитрид бора. В списках полимерных кристаллов первое место занял фуллерит.

Самый прочный природный самоцвет

Алмаз — самый крепкий из всех природных минералов, известных на момент создания шкалы Мооса. Название в переводе с греческого обозначает «несокрушимый».

В природе находят образцы следующих цветов:

• черные;
• бесцветные;
• желтые;
• красные;
• синие;
• коричневые;
• зеленые.

Самым крепким считают бесцветный алмаз (из-за отсутствия примесей). Фридрих Моос назвал его эталоном твердости и дал 10 баллов. В абсолютной шкале линейной прочности стоит показатель 1500. Самоцвет легко царапает такие материалы, как каленое стекло, повреждает поверхность сапфира, рубина и других менее прочных пород.

• химическая формула — C (состоит из углерода, есть примесь азота — N);
• при длительном нахождении в вакууме перерождается в графит;
• при смене освещения цвет не меняется;
• поверхность излома — неровная, занозистая;
• физические свойства — прозрачный, с алмазным блеском;
• люминесценция — под солнечными или рентгеновскими лучами появляются голубые, зеленые, красные и желтые блики.

Непригодные для украшений образцы используют при изготовлении наконечников, дисков, резцов, других инструментов с алмазным напылением. Ими обрабатывают более мягкие природные и искусственные материалы.

Плавить камень проще чем кажется , и многие это делали

Прочнейший синтетический камень

В местах падения метеоритов с графитом находят кристаллы, названные гексагональными алмазами. Они тверже бриллианта на 50–58 %.

Из-за мизерного количества природных гексагональных алмазов камни стали синтезировать. Искусственно выращенный самоцвет назвали лонсдейлит — по фамилии кристаллографа Kathleen Lonsdale.

• углеродная решетка состоит из 6 атомов;
• разрушается под давлением 150 ГПа;
• получают в процессе сжатия графита под высокой температурой.

Лонсдейлиты не используют в украшениях или промышленности из-за больших финансовых затрат на выращивание. Ученые работают над удешевлением синтеза.

Другие рекордсмены по твердости среди минералов

На втором месте после гексагонального алмаза стоит вюрцит (вюрцитообразный) нитрид бора. Крепкий кристалл на 18 % тверже бриллианта. В природе находят мало, встречается в местах вулканического извержения. Камень синтезируют соединением бора с азотом. Применяют для изготовления полировальных и шлифовальных инструментов.

Крепкие камни по Моосу с показателями твердости (в баллах):

• сапфировый корунд — 9; — 9; — 8.

В шкалах с промежуточными показателями самым крепким называют муассанит либо его синтезированный аналог карборунд. Их твердость равна 9,5 баллам (на 0,5 меньше, чем у алмаза).

Другие крепкие камни с промежуточным значением (в баллах):

— 6,5; — 7–7,5;
• вольфрам, шпинель — 7,5–8,5; — 8,5.

Минералогам известно 4000 видов камней. Но согласно шкале Мооса все они делятся на 3 группы: мягкие, средней прочности и самые крепкие. К первым относят породы со значением ниже 4 баллов. Во вторую внесены минералы с показателем 4–6. К последней группе причислены алмаз, лонсдейлит и другие камни с показателем выше 7.

А какие вам известны крепкие минералы? Делитесь информацией, комментируйте статью, делайте репост в социальных сетях. Всего доброго.

Источник

10+ самых твердых минералов в мире — По шкале Мооса

По всему миру мы находим массивные обработанные камни. Которые весят, порой, более 1000 тонн! Но как именно наши далекие предки перемещали в нужное место эти камни? Неужели они использовали лишь силу своих рук?

Или, возможно, как предполагают некоторые исследователи, наши предки использовали какие-то ныне утраченные технологии?

Здравый смысл подсказывает, что все эти камни были слишком тяжелыми для перемещения без помощи каких-то вспомогательных устройств. Но ведь считается, что в те времена у людей не было необходимых средств для транспортировки огромных глыб на большие расстояния.

Множество подобных объектов было обнаружено в Египте. Давайте поговорим о них. А заодно поразмышляем о том, как именно они были доставлены к своему нынешнему месту нахождения.

Самые твердые материалы на Земле

Самый прочный материал в мире, который тверже алмаза, – полимеризованный фуллерит. Этим материалом можно запросто поцарапать алмаз, с такой легкостью, будто это не драгоценный алмаз, а обычный пластик. Данный материал представляет собой структурированный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из маленьких атомов.

Лонсдейлит также считается крепким материалом. Это модификация аллотропного углерода, который по твердости близок к алмазу. Данный материал был извлечен из метеоритного кратера. Происхождение материала – графитное.

Третью позицию в рейтинге твердости прочно занимает вюртцитный нитрит бора. Высокую степень прочности данному материалу обеспечивает кристаллическая структура.

Наноструктурированный кубонит, или кингсонгит. Уникальные возможности данного материала обеспечили его частое использование в промышленности.

Нитрит углерода-бора занимает почетную пятую позицию в нашем рейтинге. Главными компонентами данного материала являются атомы бора, а также углерода с азотом.

Как отличить настоящий алмаз от его имитации

Природные Алмазы

Даже не слишком разбирающемуся человеку известны такие дешевые заменители алмазов, точнее, бриллиантов, как фианиты (кубический цирконий) и муассаниты (карбид кремния). Сравнительно недавно появился новый вид имитаций – это ASHA-алмазы, отличающиеся от предыдущих версий наличием верхнего слоя из атомов углерода. В отдельных случаях рядовой наивный покупатель, мечтающий приобрести настоящую драгоценность по небольшой цене, может натолкнуться на особо наглых мошенников, выдающих за бриллианты обычные стекляшки.

Отличить природные диаманты от их подделок можно несколькими способами:

1. Провести по стеклу. Настоящий алмаз его режет, но и другие более дешевые самоцветы царапают. Поэтому данный способ известный, но не слишком эффективный.
2. Провести по претенденту специальным жировым маркером. На диаманте останется четкая непрерывная линия, на подделках – едва заметный пунктир.
3. Проверить теплопроводность посредством специального щупа – у алмазов она очень высокая, так что датчик отметит значительную потерю тепла за 2-3 секунды.
4. Подышать на камень: рожденный природой экземпляр не запотеет, на искусственных аналогах появится небольшой конденсат.
5. Опустить самоцвет (если он без оправы) в стакан с чистой водой. Настоящий камень станет невидимым.
6. Проверить наличие флуоресценции у самоцвета посредством его освещения ультрафиолетовой лампой. Оригинал будет излучать голубоватый свет даже после отключения лампы.

Твердость, как характеристика минерала

Если говорить о таком свойстве, как твердость минералов, то стоит сказать, что это сопротивление вещества, которое оказывает его поверхность при попытке царапания камнем или другим предметом. Показатель напрямую зависит от кристаллической решетки и строения атомов в камне. Но также следует знать, что такая характеристика, как твердость, может быть непостоянной и зависеть от таких факторов, как:

• Направление камня. Ярким примером является кианит. В одном случае его твердость определяется как 5, и он царапается ножом, а в другом, как 7, и нож следов не оставляет.
• Агрегатное состояние камня. Например, скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые виды веществ имеют ложные малые твердости. Так, гематит в кристаллах шкалы твердости Мооса оценивают на 6 баллов, а в виде красной охры показатель падает ниже четверки.
• Месторождения камня. Сапфиры, добытые в Цейлоне тверже, чем рубины, а кашмирские сапфиры — мягче. Это объясняется естественными процессами во время образования камня. И даже алмазы с Калимантана и Уэльса тверже, чем экземпляры с ЮАР.

Определение твердости осуществляется путем поиска эталонного материала, который он способен поцарапать. Или же подбираются камни, которые могут поцарапать его. Сама шкала основана на сравнении, поэтому с ее помощью производится грубая сравнительная оценка минерала. Шкала Мооса работает по системе мягче-тверже и называется относительной.

С ее помощью можно определить и промежуточные значения твердости — в таком случае показатель записывается дробью. Например, число 8, под которым находится хризоберилл в классификации, означает, что камень царапает топаз так же, как сам царапается корундом. А вот гранат тверже, чем кварц, но мягче берилла и поэтому получил значение 7.

Чем больше обнаруживают новых камней, тем больше расширяется классификация и появляются промежуточные значения. Но костяк таблицы Мооса остается тем же. А еще до сих пор работает правило: чем тверже камень, тем он стоит дороже.

Твердость необходима для того, чтоб знать насколько сложная обработка камня. Она влияет на процессы огранки, полировки. По твердости камни используют в промышленности в качестве абразивов, как, например, алмазы. Но одной шкалы для определения твердости недостаточно. Существуют и другие способы, которые являются более точными, хотя шкала Мооса так и остается оплотом ювелирного дела.

Существует классификация, которая основана на применении подручных средств, например, ногтя, карандаша, соли поваренной, гвоздя, напильника, ножа, железа. Чтоб запомнить правила этой методики, следует знать, что ноготь оставляет царапины на гипсе и более мягких веществах. Так появилась линейная твердость, а камни стали распределять на такие группы:

• твердые;
• мягкие;
• средней мягкости.

По классификации линейной твердости определяют минералы так:

• тальк — 1 — поддается царапинам ногтем;
• гипс — 3 — возможно поцарапать ногтем;
• кальцит — 9 — можно поцарапать медной монетой;
• флюорит — 21 — легко поддается царапинам ножом;
• апатит — 48 — трудно поцарапать ножом;
• ортоклаз — 72 — повреждается с помощью напильника;
• кварц — 100 — может поцарапать стекло;
• топаз — 200 — способен поцарапать кварц;
• корунд — 400 — царапает топаз;
• алмаз — 1600 — невозможно ничем поцарапать, абсолютная твердость минерала.

Основной параметр

Существует в свойствах конкретного минерала такое, которое непосредственно определяет его практическую ценность и влияет на цену реализации – твердость. Это чисто физический параметр, который зависит от внутренней структуры минерала и напрямую влияющий на долговечность его использования. Она определяется методом царапания поверхности испытуемого минерала эталонным образцом.

На сегодняшний день в мире используется несколько методик определения твердости драгоценных камней. Большую популярность снискала шкала твердости, которую предложил австрийский ученый Ф. Моос. Согласно этой шкале, все минералы разделяются на 10 групп, при этом каждой группе соответствует показатель твердости от единицы до 10.

Наивысшую твердость по этой шкале имеет самый твердый драгоценный камень – бриллиант. На порядок ниже показатели твердости у рубина и сапфира. Здесь необходимо уточнить, что бриллиант, имеющий твердость 10, намного прочнее представителей группы с твердостью 9. А вот разница в этом показателе между 9-й и 8-й группами не такая значительная. В практической деятельности по изготовлению украшений допускается использование драгоценных камней в кольцах, перстнях и браслетах до 5-й группы включительно, более мягкие самоцветы рекомендуется применять в носимых украшениях, не испытывающих таких значительных нагрузок.

Итак, общепринятым фактом является то, что самый крепкий камень на земле – бриллиант (ограненный алмаз). Однако в этом утверждении есть свои нюансы. Дело в том, что существуют еще более твердые материалы, например, фуллериты, представляющие собой молекулярные кристаллы, образующиеся при полимеризации молекул фуллеренов в условиях чудовищного давления (до 90000 атмосфер) и температуры. Полученный материал имеет аномальную жесткость и твердость. Строение фуллерита в корне отличается от алмаза и графита, хотя это тот же углерод, вернее, его аллотропная форма.

Валун

Чего только не сделаешь ради искусства! Лос-анджелесскому музею искусств пришлось заняться перевозкой из каменоломни гигантского монолита весом в 340 тонн на расстояние 136,8 километров, чтобы удовлетворить амбиции скульптора Майкла Хайзера.

Перевозка гиганта заняла 11 дней и стоила более 10 миллионов долларов. Зато теперь арт-инсталляция под названием «Левитирующая масса» грозно торчит над головами посетителей, когда они проходят по коридору, направляясь в здание музея.

Ракета «Сатурн-5»

Большие ракеты-носители обычно используются для отправки космических спутников и экипажей космонавтов на земную орбиту и дальше. Но прежде их приходится транспортировать до стартовой площадки.

Высота ракеты «Сатурн-5», которую NASA использовало в конце 1960-х и в начале 1970-х, составляла 110,6 м, что делает ее на 18,3 метра выше знаменитой Статуи Свободы в Нью-Йорке. Нагруженная топливом ракета весила 3100 тонн – примерно как 400 слонов.

Для перемещения этого гиганта Американское космическое агентство разработало специальный сорокаметровый гусеничный транспортер весом в 2570 тонн, который медленно тащился по специальным дорожкам, усеянным песком для уменьшения силы трения.

Транспортер был рассчитан на перевозку груза весом в три «Сатурна», однако таким испытаниям его никогда не подвергали.

Прочность натурального камня

Природные камни различаются не только своей декоративностью, но и по прочности, плотности, пористости, водопоглощению и показателем истираемости. От прочности зависит износостойкость материала.

Природные камни высокой прочности начинают разрушаться не ранее чем через 500 лет (гранит, кварцит, сланец), а средней прочности поддаются разрушению через 50-75 лет (доломит, известняк, травертин). Такие материалы как ракушечник поддаются разрушению через 30 – 50 лет. Но за счет специальных гидрофобизирующих средств, которые способны существенно повысить стойкость материала к негативным внешним воздействиям, решается главная проблема невысокой механической прочности таких природных материалов. После специальной обработки камень может использоваться даже в местах с жесткими погодными условиями.

Источник

10+ самых твердых минералов в мире — По шкале Мооса

Твердость любого минерала определяется по их шкале Мооса, чем тяжелее минерал, тем выше его число Мооса. Шкала Мооса была разработана Фридрихом Моосом, немецким геологом и минералогом в 1812 году. Этот метод основан на способности одного минерала заметно царапать другие.

Хотя шкала Мооса не является точной и строго порядковой, она используется в геологии в основном для выявления различных минералов. Для проведения скрэтч-теста металлург использует склерометр или тернер-склерометр. Ниже приведен список 12 самых твердых минералов в мире.

10. Тальк

Твердость по Моосу — 1
Химическая формула — MgSi4O10 (OH) 2
Абсолютная твердость — 1

Тальк — это минерал, состоящий из гидратированного силиката магния. По шкале 10 самых твердых минералов тальк указан как 1 по шкале твердости по Моосу. Только цезий, рубидий с твердостью 0,2-0,3 и литий, натрий и калий с твердостью 0,5-0,6 мягче талька. Это распространенный метаморфический минерал в метаморфических поясах западных штатов США, западных Альп и в гималайском регионе.

9. Гипс

Твердость по Моосу — 2
Химическая формула -CaSo4 2H2O
Абсолютная твердость — 3

Гипс является сульфатным минералом, состоящим из дигидрата сульфата кальция. Это может быть использовано в качестве удобрения. Различные формы гипса основаны на древних скульптурах Месопотамии, Древнего Рима и Византийской империи. Орбитальные снимки с Марса разведывательного орбитального аппарата (MRO) указывают на существование гипсовых дюн в крайней северной области Марса.

США, Бразилия, Индия входят в тройку стран с самыми большими запасами гипса в мире. Широко используется в почвенном кондиционере и тофу (соевый творог).

8. Кальцит

Твердость по Моосу — 3
Химическая формула — CaCO3
Абсолютная твердость — 9

Кальцит относится к карбонатной группе минералов и является наиболее стабильным полиморфом карбоната кальция. Кальцит является распространенным компонентом осадочных пород, большая часть которых образуется из мертвых морских организмов. Он имеет шкалу твердости по Моосу 3 и удельный вес 2,71. Одна из замечательных природных кальцитовых структур — пещера Снежная река в округе Линкольн, штат Нью-Мексико.

7. Флюорит

Твердость по Моосу — 4
Химическая формула — CaF2
Абсолютная твердость — 21

Флюорит или плавиковый шпат — это цветной минерал, и из-за его умеренной твердости он используется для изготовления украшений и других художественных работ. Флюорит также часто встречающийся минерал — Китай, Мексика, Южная Африка являются одними из крупнейших стран-производителей флюорита в мире. Его основное использование в оптике, где это используется в качестве материала окна. Оптические линзы также состоят из флюорита из-за его низкой дисперсии, вызывающей отсутствие или меньшую хроматическую аберрацию.

6. Апатит

Твердость по Моосу — 5
Химическая формула — Ca5 (PO4) 3 (OH-, CI-, F-)
Абсолютная твердость — 48

Апатит представляет собой группу фосфатных минералов, которые обычно известны как гидроксилапатит, фторапатит и хлорапатит. Это также один из немногих минералов, который производится и используется биологическими системами микроэкологии. Основное применение апатита — производство удобрений, поскольку он является хорошим источником фосфора. Образцы горных пород, собранные астронавтами во время программы «Аполлон», свидетельствуют о наличии следов апатита.

5. Ортоклаз полевого шпата

Твердость по Моосу — 6
Химическая формула — KAISi3O8
Абсолютная твердость — 72

Ортоклаз полевого шпата является важным минералом, который образует магматические породы. Ортоклаз является распространенным компонентом большинства гранитов и других вулканических пород. Это обычное сырье для изготовления стекол и некоторых керамических изделий, таких как фарфор, а также в качестве составляющей чистящего порошка.

4. Кварц

Твердость по Моосу — 7
Химическая формула — SiO2
Абсолютная твердость — 100

Кварц является вторым по распространенности минералом в земной коре только после полевого шпата. Есть много различных сортов кварца, найденных в Европе. Это важный компонент осадочных и метаморфических пород. Кристалл кварца обладает пьезоэлектрическими свойствами и широко используется в качестве кварцевого генератора. Кварцевые часы — знакомое устройство, использующее этот минерал.

3. Топаз

Твердость по Моосу -8
Химическая формула — AI2SiO4 (OH-, F-) 2
Абсолютная твердость — 200

Топаз является силикатным минералом алюминия и фтора, и его кристаллы в основном имеют форму пирамиды. Чистый топаз бесцветный и прозрачный, но обычно он окрашен примесями. Типичный топаз имеет желтый, бледно-серый, красновато-серый или сине-коричневый цвет. Большое количество топаза находится в Шри-Ланке, Германии, Норвегии, Нигерии, Австралии, Японии, Бразилии, Мексике и Соединенных Штатах.

2. Корунд

Твердость по Моосу — 9
Химическая формула — AI2O3
Абсолютная твердость — 400

Корунд — второй по твердости минерал в масштабе Мооса. Это кристаллическая форма оксида алюминия со следами железа, хрома, ванадия и титана. Чистый корунд прозрачен, но, с другой стороны, в присутствии примесей он может иметь разные цвета. Корунд разного цвета имеет разные названия, корунд красного цвета известен как рубин, а оранжево-розовый — падпарадша, а все остальные — сапфир.

1. Бриллиант

Твердость по Моосу — 10
Химическая формула — C
Абсолютная твердость — 1600

Алмаз является самым твердым известным природным минералом по шкале Мооса. Твердость алмаза зависит от его чистоты, а самый твердый алмаз может быть поцарапан только другими алмазами. Некоторые синие бриллианты являются естественными полупроводниками, некоторые — электрическими изоляторами, а остальные — электрическими проводниками.

Ежегодно добывается около 26000 кг алмазов, из которых 50% алмазов происходит из Центральной и Южной Африки. Многие недавние исследования показывают, что Алмаз больше не является самым твердым минералом на Земле и заменен следующим.

Вюрцит нитрид бора

На Земле существует очень небольшое количество нитрида бора вюрцита. Они либо найдены естественным путем, либо синтезированы вручную. Различные моделирования показали, что нитрид бора вюрцита может выдерживать на 18 процентов больше стресса, чем алмаз. Естественно, они производятся во время извержений вулканов из-за очень высоких температур и давления.

Лонсдейлит

Лонсдейлит, также известный как шестиугольный алмаз, был назван в честь Кэтлин Лонсдейл, известного ирландского кристаллографа. Считается, что лонсдалеит на 58 процентов тверже алмаза. Лонсдейлит — это природный минерал, образующийся, когда метеориты, содержащие графит, ударяются о землю. Тепло и напряжение в результате удара превращают графит в алмаз, сохраняя при этом гексагональную кристаллическую решетку графита.

Источник