モース硬度について

物質の硬さを数値化して示したものにモース硬度があります。

(1)モース硬度とは
モース硬度(モースこうど)は、モース硬さ(モースかたさ Mohs hardness)とも言い、主に鉱物に対する硬さの尺度の1つです。
ここで言う硬さの基準は「あるものでひっかいたときの傷のつきにくさ」であり、「たたいて壊れるかどうか」の堅牢さではありません。
硬さの尺度としては、1から10までの整数値で、それぞれに対応する標準物質を設定しています。
尺度の基準としては、
モース硬度1....最も軟らかい鉱物で、つるつるした手触りです。
モース硬度2....指の爪で何とか傷をつけることができます。
モース硬度3....硬貨でこするとなんとか傷をつけることができます。
モース硬度4....ナイフの刃で簡単に傷をつけることができます。
モース硬度5....ナイフでなんとか傷をつけることができます。
モース硬度6....ナイフで傷をつけることができず、刃が傷みます。
モース硬度7....ガラスや鋼鉄などに傷をつけることができます。
モース硬度8....石英に傷をつけることができます。
モース硬度9....石英にもトパーズにも傷をつけることができます。
モース硬度10....地球上の鉱物の中で最も硬いものです。
モース硬度は、数値間の硬度の変化は比例していません。
また、モース硬度1と2の間、9と10の間の硬度の差が大きいことも特徴的です。
一見すると不便な見分け方のようですが、分析装置のない野外においては、鉱物を同定するために役立つ簡便で安価な方法です。
モース硬度の「モース」は、グラツ・フライブルク大学の大学教授であり鉱物学者で、地質学者でもあるフリードリッヒ・モースさんが1812年に考案したモース硬度計の尺度を基準としてることが由来です。

(2)モース硬度の利用法
モース硬度計では、鉱物同士をこすりつけて、硬度の大小を決めます。
そして、キズがついた方が硬度が小さい鉱物とまります。
これに対して、キズをつけた方が硬度の大きい鉱物です。
例えば硬度のわからない鉱物があったとして、その鉱物は、方解石にキズをつけることが出来きたのですが、蛍石にキズをつけることが出来きませんでした。
方解石のモース硬度は3で、蛍石は4なので、この鉱物の硬度は3と4の中間という意味で、3 1/2(過分数です。3過2分の1と読みます。)、あるいは、3.5と表します。
モース硬度3.5とは、硬度が3と4の間であるという意味であって、3と4のど真ん中という意味ではありません。
下表に主な鉱物のモース硬度をまとめましたので参考にしてください。

(3)新モース硬度など
新モース硬度とは、修正モース硬度とも言って、以前の10段階評価で表すモース硬度では、石の硬さがそこまで正確に測れていないということで出来た新しいモース硬度の基準のことで、評価が15段階になったもののことを言います。
現在では、新モース硬度で測っているようです。
モース硬度一覧表の硬度9と10の間には大きな開きがあったためダイヤモンドを15とする新モース硬度は使いやすい指標となっているそうです。
この他には、世界的に使われている硬度の計測単位としては、現在ビッカース硬度が主流となっているそうで、単位はパスカルという標語で表しています。
ビッカース硬度( Vickers hardness)は、工業材料の硬さを表す尺度の一つであり、押込みに対する硬度の一種で、下表でモース硬度とも比較しています。
この他にも様々な計測単方法があり、ブリネル硬さ・シュアー硬さ等、他にもあり、現在使われているモース硬度は、あくまで、摩擦力に関しての単位なので、圧縮力、引っ張り強度、曲げ強さと比例しないことをここで豆知識としてお伝えいたします。
ヌープ硬度 (Knoop hardness) も、工業材料の硬さを表す尺度の一つであり、押込み硬さの一種です。
モース硬度に比べると、数値の増加と硬さの増加とが、より連続的に対応するため、硬度の定量的指標として用いられています。

表.1 主な鉱物のモース硬度
モース硬度主な鉱物道具
1 滑石
1.5 石墨、鶏冠石
2 石膏、岩塩、輝安鉱
2.5 雲母、自然金、自然銀、自然銅、方鉛鉱 ツメ
3 方解石
3.5 孔雀石、重晶石 ¥10硬貨
4 蛍石
4.5 自然白金
5 リン灰石
5.5 赤鉄鉱、磁鉄鉱、トルコ石、角閃石、輝石 ナイフ、釘
6 正長石、ムーンストーン、ラブラドライト
6.5 ルチル、錫石
7 石英(水晶)、トルマリン、ヒスイ、カンラン石
7.5 ベリル(エメラルド、アクアマリン)、ガーネット
8 トパーズ
8.5 アレキサンドライト
9 コランダム(ルビー、サファイア)
10 ダイヤモンド

表.2 モース硬度とピッカース硬度
尺度モース硬度目安ビッカース硬度(HV)
1滑石最も柔らかい鉱物で、つるつるした手触り50
2石膏指の爪で何とか傷をつけることができる60
3方解石硬貨でなんとか傷をつけることができる140
4蛍石ナイフの刃で簡単に傷をつけることができる200
5燐灰石ナイフでなんとか傷をつけることができる650
6正長石ナイフで傷をつけることができず、刃が傷む700
7石英こすりあわせるとガラスや鋼鉄、銅などに傷がつく1100
8黄玉こすりあわせると石英に傷をつけることができる1650
9鋼玉石英にもトパーズにも傷をつけることができる2100
10金剛石地球上の鉱物の中で最も硬い7000

表.3 モース硬度と新モース硬度、ヌーブ硬度の比較表
新モース硬度モース硬度鉱物ヌープ硬度
11滑石
22石膏
33方解石
44蛍石
55燐灰石
66正長石
7溶融石英
87水晶(石英)
98黄玉(トパーズ)
10柘榴石
11溶融ジルコニア
129溶融アルミナ2100
13炭化ケイ素2500
14炭化ホウ素2750
1510ダイヤモンド9000

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