مقیاس موس: از نرمترین تالک تا سختترین الماس
فردریش موس و ایدهی ده کانی مرجع
در اوایل قرن نوزدهم، فردریش موس آلمانی به این فکر افتاد که برای شناسایی آسانتر کانیها در سفرهای زمینشناسی خود، یک روش ساده و در عین حال منظم ابداع کند. او دریافت که خاصیت خراشیده شدن یا خراشیدن یک کانی توسط کانی دیگر میتواند معیار بسیار خوبی برای مقایسه باشد. به همین دلیل، ده کانی نسبتاً رایج را انتخاب و آنها را از نرمترین به سختترین، با شمارههای ۱ تا ۱۰ رتبهبندی کرد . جالب است بدانید که این مقیاس اگرچه قدمت زیادی دارد، اما به دلیل سادگی و کاربردی بودن، هنوز هم توسط زمینشناسان در سراسر جهان استفاده میشود .
این مقیاس بر اساس یک اصل ساده بنا شده است: یک کانی با عدد سختی بالاتر، میتواند کانی با عدد سختی پایینتر را خراش دهد. برای مثال، کوارتز با سختی ۷ به راحتی روی ارتوکلاز با سختی ۶ خط میاندازد، اما خودش توسط کانی با سختی بالاتر مثل توپاز (۸) خراشیده میشود .
ده کانی مرجع و ابزارهای جایگزین در مقیاس موس
برای استفاده از این مقیاس، لازم نیست همیشه ده کانی استاندارد را همراه داشته باشید. در طبیعت و زندگی روزمره، اشیایی با سختی مشخص وجود دارند که میتوانند جایگزین خوبی باشند. جدول زیر، کانیهای مرجع و ابزارهای جایگزین را به همراه سختی آنها نشان میدهد :
| شماره سختی | نام کانی | ابزار جایگزین | مشاهدات |
|---|---|---|---|
| 1 | تالک (Talc) | به راحتی با ناخن خراشیده میشود | بسیار نرم، احساس چربی میدهد |
| 2 | ژیپس (Gypsum) | ناخن (2.5) | با ناخن به راحتی خراشیده میشود |
| 3 | کلسیت (Calcite) | سکه مسی (3.5) | با سکه خراشیده میشود |
| 4 | فلوریت (Fluorite) | چاقوی جیبی (5.5) | با چاقو به راحتی خراشیده میشود |
| 5 | آپاتیت (Apatite) | شیشه (5.5) | با چاقو به سختی خراشیده میشود |
| 6 | ارتوکلاز (Orthoclase) | سوزن فولادی (6.5) | با چاقو خراشیده نمیشود، شیشه را خراش میدهد |
| 7 | کوارتز (Quartz) | تیغهٔ سنگ محک (7) | به راحتی شیشه را خراش میدهد |
| 8 | توپاز (Topaz) | - | به راحتی شیشه را خراش میدهد |
| 9 | کوراندوم (Corundum) | - | شیشه را به راحتی میبرد |
| 10 | الماس (Diamond) | - | سختترین ماده، شیشه را میبرد |
آزمایش عملی: چگونه سختی یک کانی ناشناس را پیدا کنیم؟
فرض کنید در یک گردش علمی، یک کانی ناشناخته و سفید رنگ پیدا کردهاید. برای تعیین سختی آن، مراحل زیر را انجام میدهیم :
- آزمایش با ناخن: سعی میکنیم با ناخن روی کانی خط بیندازیم. اگر خط بیفتد، سختی آن کمتر از 2.5 است (مثلاً ژیپس).
- آزمایش با سکه: اگر ناخن آن را خراش نداد، نوبت به سکه مسی میرسد. اگر سکه روی آن خط انداخت، سختی آن بین 2.5 تا 3.5 است (مثل کلسیت).
- آزمایش با شیشه یا چاقو: اگر سکه هم نتوانست خراشی ایجاد کند، آن را روی یک تکه شیشه یا تیغه چاقو بکشید. اگر کانی توانست شیشه را خراش دهد، سختی آن از 5.5 بیشتر است. برای اطمینان بیشتر، میتوانید تیغه چاقو را روی کانی بکشید. اگر چاقو روی کانی خط انداخت، سختی آن کمتر از 5.5 است.
در این مثال، اگر کانی شما شیشه را خراش داد اما خودش توسط چاقو خراشیده نشد، سختی آن حدود ۶ یا ۷ است و میتواند ارتوکلاز یا کوارتز باشد. نکته مهم: همیشه پس از خراش دادن، محل مورد نظر را پاک کنید تا مطمئن شوید خراش واقعی است و فقط پودر کانی روی سطح باقی نمانده است .
کاربردهای فراتر از کانیشناسی: از صنعت تا خانه
اگرچه مقیاس موس در ابتدا برای کانیها طراحی شد، امروزه کاربردهای گستردهتری یافته است. برای مثال، در صنعت سایندهها، انتخاب ماده ساینده مناسب برای تمیزکاری یا پرداخت سطوح بر اساس سختی موس انجام میشود . اگر سختی ساینده از سطح کار کمتر باشد، عمل سایش به درستی انجام نمیشود. در زندگی روزمره هم، از این مقیاس برای انتخاب مواد مناسب استفاده میشود:
- تولیدکنندگان صفحههای نمایش و کابینتهای مقاوم به دنبال موادی با سختی موس بالا هستند تا در برابر خط و خش روزمره مقاومت کنند .
- در برشکاری شیشه، از الماس (سختی ۱۰) استفاده میشود، زیرا تنها مادهای است که به راحتی از شیشه (~۵.۵) سختتر است .
- سنگهای قیمتی مانند یاقوت کبود (کوراندوم، سختی ۹) و الماس به دلیل سختی بالا، برای استفاده در جواهرات که در معرض سایش هستند، ایدهآلاند.
چالشهای مفهومی
❓ آیا مقیاس موس یک مقیاس خطی و یکنواخت است؟
خیر، این مقیاس خطی نیست. به این معنی که فاصله سختی بین الماس (۱۰) و کوراندوم (۹) بسیار بیشتر از فاصله بین کلسیت (۳) و فلوریت (۴) است. برای مثال، الماس تقریباً ۴ برابر سختتر از کوراندوم است، در حالی که کوراندوم فقط حدود ۲ برابر سختتر از توپاز (۸) است . بنابراین، مقیاس موس یک رتبهبندی نسبی است، نه یک اندازهگیری مطلق.
❓ آیا سختی یک کانی در همه جهات آن یکسان است؟
در اکثر کانیها سختی تقریباً در همه جهات یکسان است، اما استثناهایی وجود دارد. برای مثال، کانی «کیانیت» (Kyanite) سختی متفاوتی در جهتهای مختلف بلور خود نشان میدهد. در راستای طولی بلور، سختی آن حدود ۴.۵ و در راستای عرضی، حدود ۶.۵ است. این ویژگی به دلیل تفاوت در استحکام پیوندهای اتمی در جهات مختلف بلور است .
❓ چرا گاهی یک کانی، سختتر از چیزی که باید، به نظر میرسد؟
یکی از دلایل این پدیده، هوازدگی یا آلتراسیون است. ممکن است سطح یک کانی سخت مانند کوراندوم (سختی ۹) در اثر هوازدگی به کانی نرمتری مانند مارگاریت (سختی ۳.۵-۴.۵) تبدیل شده باشد. اگر آزمایش خراش روی این سطح هوازده انجام شود، ممکن است نتیجه اشتباه و عدد سختی پایینتری به دست آید. به همین دلیل همیشه باید سطح تازه و سالم کانی را آزمایش کرد .
محدودیتها: مقیاس موس برای چه موادی مناسب نیست؟
مقیاس موس یک روش عالی برای شناسایی سریع کانیهاست، اما برای مواد صنعتی مانند فولادها یا سرامیکهای پیشرفته، دقت کافی را ندارد. این مواد ممکن است ساختار دانهای یا ناهمگن داشته باشند که انجام یک خراش تمیز را دشوار میکند . برای این مواد، از روشهای دقیقتری مانند سختی ویکرز (Vickers) یا ناپ (Knoop) استفاده میشود که نیروی واقعی مورد نیاز برای فرورفتن یک الماس را اندازهگیری میکنند . همچنین، آزمایش سختی روی سنگها (که متشکل از چندین کانی هستند) نتیجه یکسانی به دست نمیدهد و باید تک تک کانیهای سازنده سنگ را جداگانه آزمایش کرد .
جمعبندی ?: مقیاس موس، با وجود قدمت بیش از دو قرن، هنوز هم به عنوان یک ابزار قدرتمند و ساده برای شناسایی کانیها در طبیعت و حتی در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. این مقیاس با ده کانی مرجع خود، از تالک نرم (۱) تا الماس سخت (۱۰)، یک زبان جهانی برای صحبت درباره مقاومت مواد در برابر خراشیدگی فراهم کرده است. با کمک اشیاء سادهای مثل ناخن، سکه و چاقو، هر کسی میتواند درک خوبی از سختی مواد اطراف خود پیدا کند و دنیای جذاب کانیها را بهتر بشناسد.
پاورقی
1 کانی (Mineral): مادهای طبیعی، جامد، غیرآلی و متبلور با ترکیب شیمیایی مشخص که در پوسته زمین یافت میشود.
2 مقیاس موس (Mohs Scale): یک مقیاس کیفی ده درجهای که سختی نسبی کانیها را بر اساس توانایی آنها در خراشیدن یکدیگر نشان میدهد.
3 خراشیدگی (Scratch): ایجاد یک خط یا فرورفتگی دائمی بر روی سطح یک ماده توسط مادهای سختتر.
4 سختی ویکرز (Vickers Hardness): روشی برای اندازهگیری سختی مواد با استفاده از فرورونده الماسی به شکل هرم.
