Mohsin kovuusasteikko – mineraalien kovuus talkista timanttiin

Mohsin kovuusasteikko: selkeä opas mineraalien kovuuteen talkista timanttiin. Opi naarmuuntuminen, 10 mineraalia ja käytännön kenttäkäytön vinkit.

Mineraalien Mohsin kovuusasteikko on nimetty mineralogi Friedrich Mohsin mukaan. Mohsin asteikko on järjestetty kovuuden mukaan, joka määräytyy sen mukaan, mitkä mineraalit voivat naarmuttaa toisia mineraaleja. Yksinkertaisuudessaan asteikko perustuu niin sanottuun "naarmutustestiin": jos mineraali A naarmuttaa mineraalia B, A on kovempi kuin B.

Miten asteikko toimii käytännössä

Kivet koostuvat yhdestä tai useammasta mineraalista. Asteikon mukaan talkki on pehmein: kaikki muut materiaalit voivat naarmuttaa sitä. Kipsi on kovempi: se voi naarmuttaa talkkia mutta ei kalsiittia, joka on vielä kovempi. Periaate on helppo testata kentällä: naarmuta yksinkertaisella terävällä esineellä tai toisella mineraalilla ja katso jääkö naarmu. Testi on nopea ja vaatii vähän välineitä, minkä vuoksi kenttägeologit käyttävät sitä paljon.

Mineraalin kovuus määräytyy pääasiassa atomien välisen sidoksen voimakkuuden ja osittain atomien koon mukaan. Kovuus mittaa mineraalin vastustuskykyä naarmuuntumista vastaan; Mohsin asteikko koskee luonnonmineraaleja. Valmistetuille tuotteille ja tarkan metrologian tarpeisiin käytetään muita, numeerisia mittareita, kuten Vickers-, Knoop-, Brinell- tai Rockwell-mittauksia sekä nanoindentointia.

Asteikon mineraalit

Mohsin asteikolla on kymmenen mineraalia, järjestyksessä pehmeimmästä kovimpaan:

1. Talkki (1)
2. Kipsi (2)
3. Kalsiitti (3)
4. Fluoriitti (4)
5. Apatiitti (5)
6. Maasälpä (6)
7. Kvartsi (7)
8. Topaasi (8)
9. Korundi (9)
10. Timantti (10)

Timantti on aina asteikon kärjessä, sillä se on kovin luonnossa esiintyvä mineraali perinteisen Mohsin määritelmän mukaan. Koska Mohsin asteikko on tehty yli 180 vuotta sitten, se ei ole täysin lineaarinen: erot asteikon askelten välillä eivät ole saman kokoisia. Esimerkiksi ero numeron 9 (korundi) ja 10 (timantti) välillä on huomattavasti suurempi kuin ero 1 ja 2 välillä.

Kenttätestejä ja arkipäivän vertailukohtia

Helppoja vertailukohtia Mohsin asteikolle ovat tavalliset esineet:

• Omista kynsistä havaitaan usein, että kynsi naarmuttaa vain hyvin pehmeitä mineraaleja (noin 2–2,5).
• Kuparikolikko tai kupari voi olla noin 3–3,5.
• Teräveitsi tai teräslaitteet naarmuttavat yleensä mineraaleja, joiden kovuus on noin 5–6.
• Lasin naarmuttaminen vaatii yleensä mineraalia, jonka kovuus on noin 5,5–6; esimerkiksi kvartsi (7) naarmuttaa lasia.

Nämä arvot ovat suuntaa-antavia, koska esineiden ja mineraalien pinnan laatu, lika ja peittävyys vaikuttavat testin tulokseen.

Asteikon rajallisuudet ja moderni tutkimus

Mohsin asteikko on käytännöllinen ja helposti ymmärrettävä, mutta sillä on rajoituksia:

• Ordinaalisuus: asteikko kertoo vain järjestyksen, ei numeerista etäisyyttä kovuuksien välillä.
• Anisotropia ja pintaominaisuudet: joillakin mineraaleilla on eri kovuus eri suunnissa, ja pehmeä pinta tai rapautuma voi antaa harhaanjohtavan tuloksen.
• Ei kuvaa sitkeyttä tai haurautta: kovuus tarkoittaa naarmuuntumisen vastustusta, ei sitä, kuinka helposti materiaali murtuu tai lohkeaa.
• Uudet materiaalit: moderni ainefysiikka on kehittänyt synteettisiä ja harvinaisia allotrooppeja (esim. lonsdaleiitin kaltaiset rakenteet, aggregoidut timanttinanoputket, ja joissain laboratoriokokeissa wurtziittinen boorinitridi), joiden joissain olosuhteissa mitattu pinta- tai kovaus voi ylittää perinteisen timantin. Tällaiset materiaalit eivät kuitenkaan välttämättä käyttäydy samalla tavalla luonnonperäisten mineraalien kanssa, ja niiden kovuus riippuu usein valmistustavasta ja mittausmenetelmästä.

Missä Mohsin asteikkoa käytetään yhä ja milloin käyttää muita mittareita

Mohsin asteikko on edelleen arvokas kenttätyökaluna: se antaa nopean, edullisen ja helposti ymmärrettävän arvion mineraalin kovuudesta. Jos tarvitaan tarkkaa, numeerista arvoa tai halutaan vertailla teollisia materiaaleja (metallien, keraamien, pinnoitteiden jne.) keskenään, laboratorio-olosuhteissa käytetään Vickers-, Knoop- tai muita kovuusmittauksia sekä nanoindentointia.

Yhteenvetona: Mohsin kovuusasteikko on yksinkertainen ja käytännöllinen tapa luokitella luonnonmineraaleja niiden naarmuuntumista vastaan. Se ei ole täydellinen eikä lineaarinen, mutta kenttägeologeille ja harrastajille se on edelleen erittäin hyödyllinen lähtökohta mineraalien tunnistukseen.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on Mohsin mineraalikovuusasteikko?

K: Miten Mohsin asteikko määritetään?

K: Mistä kivet koostuvat?

K: Mikä on Mohsin asteikon pehmein mineraali?

K: Mikä on Mohsin asteikon kovin mineraali?

K: Mikä määrittää mineraalin kovuuden?

K: Onko Mohsin asteikko täydellinen?

Hae kirjaimella