Твердость зуба по шкале мооса

Опубликовано: 22.04.2024

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Зубы покрыты специфическим твердым веществом, которое обладает огромной стойкостью к изнашиванию. Зубная эмаль покрывает ещё один слой – дентин, и защищает его от влияния внешних факторов. Что нужно знать о зубной эмали, чтобы сохранить зубы здоровыми?

Свойства зубной эмали

Поверхностное покрытие зуба – это самое твердое вещество в человеческом организме. Это можно объяснить большой степенью минерализации – содержание неорганики в эмали достигает 97%, при количестве воды до 3%.

Твердость зубной эмали определена в 397,6 кг/мм², что соответствует примерно 400-500 ед. по Виккерс-шкале.

В разных зонах расположения зуба эмаль имеет разную толщину. С жевательной стороны её слой тоньше, а с боковых сторон – несколько толще. Наиболее тонкое покрытие – у самого края десны.

Эмалевый слой – это охранный щит, прикрывающее остальное тело зуба. Благодаря ему, человек не испытывает боли во время еды и питья. Те, кто столкнулся с такими неприятными явлениями, как истончение и деминерализация, знают, какие неприятные ощущения возникают при повреждении этого верхнего слоя.

Действительно, эмалевое покрытие достаточно хрупкое и со временем стирается. В большинстве случаев такое происходит из-за неправильного питания. Истиранию способствуют:

частое употребление газировки, пакетированных соков, сладостей;
применение щетки с жесткой щетиной, а также паст с отбеливающим эффектом;
недостаток минералов, в частности, фосфора и кальция;
употребление слишком твердой пищи.

Таким образом, основными свойствами эмалевого покрытия считаются:

предохранение тела зуба от физических, химических и температурных повреждений;
обеспечение функции откусывания и измельчения пищи.

Тонкая зубная эмаль не обладает перечисленными свойствами в полной мере: на ней часто образуются трещины и очаги кариеса, что вызывает боль и чувствительность зубов.

Оттенок здорового поверхностного слоя колеблется от молочно-белого до желтоватого. Тем не менее, в действительности эмалевое покрытие полупрозрачное, а цветовой фон зубу придает дентин.

Состав и структура зубной эмали

Эмалевое покрытие представлено многотипными апатитами, среди которых главную роль играет гидроксиапатит.

Неорганика покрытия в процентном соотношении имеет следующий состав:

гидроксиапатита 75%;
карбонапатита 12%;
хлорапатита более 4%;
фторапатита менее 1%;
кальция карбоната более 1%;
магния карбоната более 1,5%.

Общее количество кальция достигает 37%, а фосфора – 17%. Этот баланс оказывает огромное влияние на качество эмали. Минеральный состав непостоянен и может меняться под воздействием как внешних, так и внутренних причин.

Кальций в зубной эмали выполняет одну из главных функций. Твердые слои в большинстве своем содержат этот минерал. Первым признаком нехватки кальция является расшатывание зубов и развитие кариеса.

Обменные процессы происходят не только в организме в целом, но и в зубах в частности. Постоянно протекает солевой обмен, особенно в зубной эмали. Здесь большую роль играет также слюна, которая поставляет на поверхность покрытия ионы кальция.

Органика в покрытии представлена протеинами, жирами и углеводами. Содержание протеинов и жиров – 0,5% и 0,6% соответственно.

Помимо прочего, в поверхностном слое присутствуют цитраты и малая доля полисахаридов.

Основным звеном формирования эмалевого покрытия являются специфические призмы, размером около 5 мкм. Они имеют извилистую форму, а по длине превышают толщину поверхностного слоя. Скопление призм имеет S-образную конфигурацию, что образует на шлифах череду темных и светлых полосок. Это – отображение минеральных отложений.

Также в поверхностном слое выделяют пластинчатые, пучкообразные и веретенообразные структуры, представляющие собой ламеллы и отростки одонтобластов.

Кристаллические элементы покрытия считаются наибольшими кристаллами, присутствующими в твердых тканях человеческого организма. Они имеют размеры примерно 160:60:26 нм. Вокруг каждого кристалла присутствует гидратная капсула, которая окружена белками и жировым слоем.

Общее количество воды в эмалевом покрытии составляет менее 4%.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]

Значение кальция в зубной эмали

Как мы уже говорили, кальций – это основной ингредиент эмалевого покрытия. Он попадает внутрь организма извне – из питьевой жидкости и пищи. К примеру, достаточное количество кальция содержится в капусте, картошке, гречневой крупе, молочной продукции, минеральной воде. Кальций-ионы поставляются в зубные слои через слюну. При этом, чем больше этих ионов, тем тверже будет эмаль.

Дополнительными источниками кальция могут стать:

специальные пасты, с высоким содержанием кальция;
лечебные жидкости для обработки зубов, бальзамы;
минеральные препараты для приема внутрь.

Следить за содержанием кальция в организме особенно следует тем людям, которые проживают в регионах с изначальным минеральным дефицитом. Зачастую это северные районы, где прием вспомогательных препаратов считается обязательным.

Оттенки зубной эмали: о чем они говорят?

Оттенок зубной эмали заложен ещё до рождения человека и определен генетически. Однако в процессе жизнедеятельности цвет зубной поверхности может изменяться, что часто указывает либо на наличие вредных привычек, либо на неполадки со здоровьем.

Желтая зубная эмаль может указывать на нарушенную функцию печени и желчных протоков. Однако чаще всего желтизна – это признак такой вредной привычки, как курение.
Коричневый цвет эмали – верный симптом слабой иммунной защиты организма.
Перламутровый блеск присущ людям с хронической анемией.
Если зубы поменяли цвет в сторону молочного, то это может быть признаком нарушений в работе щитовидной железы.
Зачастую дефицит минералов проявляется в виде пятен или темных линий на поверхности зубов. Такой же признак наблюдается при длительном приеме антибиотиков.
Оттенок эмали также может зависеть от состава продуктов питания. Всевозможные красители могут влиять на цвет, как зубов, так и языка. В большинстве случаев после чистки зубы приобретают свой естественный вид. К красящим продуктам относятся: крепкие чаи и кофейные напитки, темные вина, пакетированные соки, блюда с ягодами, сладкие газировки, леденцы и пр.

Реминерализации зубной эмали

Для того чтобы сохранить прочность и функцию эмали, существует достаточно много различных методов. Так, метод реминерализации зубной эмали – это регенерация поврежденных участков, насыщение их минеральными веществами.

Реминерализацию начинают как можно раньше, на этапе закладки и насыщения зубов минералами, или во время прорезывания. Логично начать лечение не позже, чем в 6-летнем возрасте.

Эмаль активно изымает необходимые ей вещества из слюнной жидкости, даже если содержание их незначительно. Это дает возможность применять всевозможные реминерализующие препараты, полезные для крепости зубной поверхности.

Среди таких препаратов используют те, которые содержат соединения фтора, фосфора, кальция. Воздействие раствора с концентрацией Ca 1 мм активирует кристаллический рост. Концентрация 3 мм провоцирует нуклеацию, что тормозит реминерализацию в низлежащих слоях.

Реминерализация считается действенной, если состояние зубов улучшилось, молочные пятна на поверхности зубов исчезли, а новые очаги кариеса отсутствуют.

Как происходит разрушение зубной эмали?

Эмалевое покрытие разрушается достаточно медленно: на протяжении 10-15 лет.
В первую очередь разрушению подвергаются передние зубы.
Эмаль не разрушается без видимой причины: всегда повреждению предшествуют какие-либо заболевания или состояния.
Одновременно с видимым разрушением внешнего слоя присутствуют и другие симптомы, такие как боль, повышение чувствительности зубов.

Среди основных причин постепенного разрушения зуба считаются неполноценное питание, голодание, вредные привычки и некоторые хронические заболевания, которые приводят к дефициту минералов в организме.

Одним из таких заболеваний считается дисплазия зубной эмали – нарушение минерализации тканей, в основном, врожденного характера. Дисплазия – это относительно общее понятие, которое подразумевает три варианта болезни:

заболевание Стейтона-Капдепона – это наследственное потемнение зубной эмали. При данном заболевании зубы прорезываются как обычно, но эмаль имеет коричневый оттенок и отличается необычайной тонкостью. Потемнение обусловливается наличием продуктов кровяного распада, которые заполняют расширенные каналы дентина;
амелогенез – это нарушение ориентации микропризм с увеличением расстояния между ними. Клиника характеризуется наличием тонкой «сморщенной» эмали, изменением её оттенка, уменьшением зубов в объеме. Постепенно эмалевое покрытие исчезает полностью;
дентиногенез – это патологическое изменение дентина. При этом связь дентина с эмалью становится хрупким, что неизбежно приводит к повреждению поверхностного покрытия. Оттенок зубного ряда изменяется в сторону янтарного.

Среди других хронических болезней, которые протекают с повреждением поверхностного слоя, выделяют также патологическое стирание зубной эмали. Это один из видов некариозной стоматологической патологии, при котором происходит постепенное стирание эмали на одном или на нескольких зубах одновременно. С прогрессированием патологического стирания на крайних границах формируются острые элементы эмалевого покрытия, травмирующие слизистые ротовой полости. Если патологию не лечить своевременно, то пораженный зуб становится ниже, прикус изменяется, процесс пережевывания пищи ухудшается.

Кроме дисплазии и потемнений, выделяют и другие дефекты зубной эмали, например:

гипоплазия и гиперплазия;
клиновидный дефект;
налет;
эрозия зубной эмали;
некроз зубных тканей.

У каждого из перечисленных заболеваний существует своя этиология, а своевременное лечение позволит предотвратить прогрессирующее разрушение эмалевого слоя.

Защита зубной эмали

Можно ли создать дополнительную защиту или даже восстановить зубную эмаль? Действительно, существует достаточное количество способов укрепить поверхностный слой. Например, фторирование зубной эмали – это нанесение специальных фторсодержащих веществ. Фторирование является относительно недорогой процедурой, однако её нельзя проводить бесчисленное количество раз. Более того, самостоятельно наносить такие препараты не рекомендуется: во избежание осложнений этим должен заниматься только стоматолог. Суть фторирования – это насыщение зубных тканей фтором, что обеспечивает крепость и регенерацию покрытия.

Еще одной полезной процедурой для защиты зубов считается уже упомянутая нами реминерализация. Этот метод напоминает фторирование, но имеет несколько другой принцип действия. При обработке зубного ряда на его поверхности формируется специфическая протекторная пленка, не позволяющая эмали разрушаться. Такая пленка по составу близка к природному эмалевому покрытию.

Третьей популярной методикой защиты зубов является имплантация эмалевого слоя. Данную технологию используют для регенерации больших зон повреждения. При этом имплантатом выступает специальная смесь, обладающая молекулярной структурой зубной ткани. На поверхности зуба эта смесь некоторое время выполняет функции натуральной эмали. Имплантация считается одним из лучших методов защиты, однако его нельзя отнести к разряду недорогих.

Средство для зубной эмали: как выбрать правильно?

Для защиты и укрепления зубной эмали существует большое количество средств, которые доступны для применения в домашних условиях:

пасты и порошки для чистки зубов;
бальзамы для ротовой полости;
гели;
минерально-витаминные препараты.

Действие зубных порошков и паст сводится к таким эффектам:

нейтрализация налета на поверхностном слое;
насыщение зубных тканей необходимыми минеральными веществами.

Подобные средства следует использовать регулярно и качественно, иначе все усилия станут неэффективными. К таким препаратам относятся пасты, насыщенные фтором и кальцием, которые обладают лечебным действием:

Lacalut;
President;
R.O.C.S.;
Blend-a-med;
Colgate.

Эффект ополаскивателей и бальзамов для ротовой полости объясняется содержанием большого количества минеральных веществ в составе. Для того чтобы избежать переизбытка минералов, не рекомендуется использовать лечебные бальзамы больше 4-х недель подряд. Среди наиболее известных марок бальзамов можно выделить:

Depurdent;
Gum;
President;
Splat;
«Лесной бальзам».

Гель для зубной эмали используют от 5 до 21 дня подряд. Эффект от применения средства может сохраняться на протяжении года, после чего следует снова провести курс лечения гелем.

Среди популярных фирм-производителей гелей для зубов можно отметить:

Whitening Booster;
Colgate;
R.O.C.S.

Витамины для зубной эмали – это минерально-витаминные комплексы, которые способствуют поддержанию необходимого уровня полезных веществ во всех тканях организма, в том числе и в зубных:

«Кальцинова» это эффективное сочетание ретинола, аскорбиновой кислоты, витаминов B6 и D с кальцием и фосфором.
«Calcium Osteoporosis» комплекс с витаминами B6, A, C, D, а также с цинком и марганцем.
«Forever Kids» мультикомплекс, в составе которого присутствуют вытяжки из овощей и фруктов, что помогает эффективно бороться с пародонтозом и одновременно укреплять зубную эмаль.

Какой из препаратов выбрать, зависит, в первую очередь, от изначального состояния зубного покрытия. В таком случае лучше проконсультироваться со своим лечащим стоматологом. Важно запомнить оно правило: нельзя использовать средства, предназначенные для лечения, более одного месяца подряд. В противном случае эффект может быть прямо противоположным.

Витамины и продукты для зубной эмали

Известно большое количество минералов и витаминов, составляющих основу зубной эмали. Очень важно не допускать недостатка этих веществ в организме. Не всегда хочется прибегать к употреблению аптечных комплексных препаратов, да и не всегда это необходимо. В большинстве случаев достаточно наладить полноценное питание, с преимущественным употреблением продуктов, которые в достаточном количестве содержат необходимые организму вещества.

Кальций присутствует в таких продуктах:

молоко, творог, сыр;
фасоль, горох;
водоросли;
виноград.

яичный желток;
печень;
твердый сыр и сливочное масло;
листовая зелень;
плоды и корнеплоды оранжевого цвета.

орехи;
печень;
чеснок;
овсянка;
перец чили;
отруби.

Витамины B1 и B2:

овсянка;
горох;
темный хлеб;
сливки.

шиповник;
цитрусовые плоды;
перец чили;
киви;
зелень;
капуста;
ягоды.

Кроме всего перечисленного, для того чтобы поддерживать здоровье зубной эмали, рекомендуется придерживаться таких простых правил:

после любого приема еды следует прополоскать ротовую полость небольшим количеством воды;
желательно употреблять сырые овощи и фрукты, для естественного очищения зубов;
ограничить сладости в рационе;
выбирать щетку для чистки зубов с щетиной средней жесткости (слишком мягкая не будет очищать эффективно, а слишком жесткая будет травмировать эмаль и десна);

при слабом зубном покрытии нежелательно использовать пасты и порошки с отбеливающим эффектом;
минимально дважды в год следует посещать стоматолога, для лечения и профилактического осмотра.

Нерациональное и некачественное питание, сопутствующие болезни и вредные привычки могут уничтожить даже самое стойкое, самое резистентное покрытие. Помните, что зубная эмаль – это очень крепкое вещество, однако злоупотреблять этим не стоит.

Аметистом называется разновидность кристаллического кварца (α-кварц), окрашенная в фиолетовый цвет. Название происходит от древнегреческого «αμέθυστος» (α – «не» + μέθυστος – «быть пьяным»). Как разновидность кварца аметист был определён только в 1708 году швейцарским натуралистом Д.Шухцером.

Химический состав: SiO₂;

Сингония: Тригональная, Тригонально-трапецоэдрический класс симметрии (точечная группа);

Цвет: Пурпурный, фиолетовый, красно-фиолетовый с палевыми оттенками.

Некоторые аметисты обладают александритовым эффектом (изменение цветового оттенка в зависимости от типа освещения).

Фиолетовый цвет в аметисте обусловлен цветообразующим парамагнитным комплексом [FeO ₄ ] 0 с переносом заряда по схеме [O - →Fe 4+ ].

Диагностические свойства

Физические свойства
Твёрдость по шкале Мооса:	7
Плотность:	2.66±0.01 г/см 3
Спайность:	несовершенная
Излом:	раковистый

Оптические свойства
Оптический характер:	анизотропный, одноосный, положительный
Коэффициент преломления:	n_o =1.544, n_e =1.553
Двупреломление:	0.009
Дихроизм:	от слабого до отчётливого, в пурпурных – красновато-пурпурных тонах
Дисперсия света:	0.013 (BG);
Блеск:	стеклянный

Характерные включения и структурные неоднородности

Основные методы облагораживания

Метод облагораживания	Цель
Термическая обработка (в температурном интервале 100-200°С)	Устранение дымчатого и буроватого оттенка, а также для осветления тёмных камней

Синтетические аналоги и имитации

Синтетический аметист для ювелирной промышленности производится несколькими методами гидротермального синтеза, в основе которых лежит принцип температурного градиента.

В качестве имитаций аметиста используются:

бесцветный кварц, подвергнутый радиационной обработке;
поверхностно окрашенный кварц;
кварц, подвергнутый процессу «ионного импрегнирования» – очень редко;
дублет: кварц + стекло;
цветные стёкла.

Шкала́ Мо́оса (минералогическая шкала твёрдости) — набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталоновприняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости.

Предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом.

Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10 достаточно распространённым минералам от талька до алмаза. Твёрдость минерала измеряется путём поиска самого твёрдого эталонного минерала, который он может поцарапать; и/или самого мягкого эталонного минерала, который царапает данный минерал. Например, если минерал царапаетсяапатитом, но не флюоритом, то его твёрдость находится в диапазоне от 4 до 5.

Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твёрдости минералов. Например,корунд (9) в 2 раза твёрже топаза (8), но при этом почти в 4 раза менее твёрдый, чем алмаз (10).

В приведённой ниже таблице приведено соответствие твёрдости по шкале Мооса с абсолютной твёрдостью, измеренной склерометром.

Твёрдость по Моосу	Эталонный минерал	Абсолютная твёрдость	Изображение	Обрабатываемость	Другие минералы с аналогичной твердостью
1	Тальк(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)	1		Царапается ногтем	Графит
2	Гипс (CaSO₄·2H₂O)	3		Царапается ногтем	Галит, хлорит, слюда
3	Кальцит (CaCO₃)	9		Царапается медной монетой	Биотит, золото, серебро
4	Флюорит (CaF₂)	21		Царапается ножом, оконным стеклом	Доломит, сфалерит
5	АпатитСа₅[PO₄]₃(F, Cl, ОН)	48		Царапается ножом, оконным стеклом	Гематит, лазурит
6	Ортоклаз(KAlSi₃O₈)	72		Царапается напильником	Опал, рутил
7	Кварц (SiO₂)	100		Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло	Гранат, турмалин
8	Топаз(Al₂[SiO₄](F,OH)₂)	200		Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло	Берилл, шпинель, аквамарин
9	Корунд (Al₂O₃)	400		Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло	Сапфир, рубин
10	Алмаз (C)	1600		Режет стекло

Помимо шкалы Мооса есть и другие методы определения твёрдости, но различные шкалы твёрдости нельзя однозначно соотнести друг с другом. Практикой приняты несколько более точных систем измерения твёрдости материалов, ни одна из которых не покрывает весь спектр шкалы Мооса.

Армирование грунтов инъекцией микроцементов

Инженерные методы улучшения свойств грунтов

Способы улучшения оснований

Уплотнение грунтов

Катки,трамбовки
Грунтовые сваи
Втрамбовывание щебня

Закрепление грунтов

Цементация
Силикатизация
Jet-технология

Конструктивные меры

Уширение подошвы
Подводка фунд. плиты
Устройство свай

узнать больше

Технологические особенности струйной цементации грунтов при строительстве тоннелей метрополитена

Область применения технологии:

укрепление слабых грунтов (например, при строительстве тоннелей и коллекторов)
ограждение котлованов
устройство противофильтрационных завес
усиление фундаментов при реконструкции и надстройке зданий
укрепление грунтов в основании плитных фундаментов
повышение устойчивости склонов и откосов
заполнение карстовых полостей в трещиноватых скальных грунтах

узнать больше

Огнетушащие порошковые составы.

Развитие технологий и научно-технического знания влечет за собой внедрение современных новейших технологий и материалов в различные области человеческой деятельности.
Задействование современных материалов, а также новейших конструкций, с применением различных химических веществ может привести к пожароопасным ситуациям.

Вся информация размещенная на сайте является собственностью компании.

метизы +7 (495) 232-19-36
абразивы +7 (495) 232-18-22
инструмент +7 (495) 232-18-21
сервис +7 (495) 660-57-47

Прайс-листы

Метизы
Строительный крепеж

Оставьте Ваше сообщение, и мы обязательно ответим Вам

10 ступеней шкалы Мооса

1. Тальк

Пожалуй, что не найдется человека, который никогда в жизни не сталкивался с тальком. Но в определенном возрасте: тальк используют в качестве детской присыпки. Тальк обрел популярность с развитием резиновой промышленности: пересыпанные тальком резиновые поверхности не слипаются между собой и не так изнашиваются при трении друг о друга. Поэтому тальк можно встретить внутри резиновых перчаток, велосипедных шин. Жирный на ощупь тальк уменьшает трение, поэтому ошибается тот, кто считает, что именно тальком натирают руки тяжелоатлеты и гимнасты. Все не так: спортсменам нужно улучшить сцепление рук со снарядами, их белый порошок – это магнезия.

Пищевая добавка Е553b – это тоже тальк. Как и составная часть некоторых таблеток и косметических средств. Так что тальк употребляют не только наружно, но и внутрь. Первое место на шкале Мооса тальку обеспечил тот факт, что на нем может оставить черту даже ноготь, а им самим не поцарапать никакой минерал.

Одну ступеньку с тальком делит минерал графит. Запомним это, а удивляться будем после.

2. Гипс

Второй эталон твердости тоже знаком всем, хотя бы по названию. Все знают, что если порошок гипса развести в воде, то полученной кашицей можно загипсовать, то есть зафиксировать в неподвижности ногу-руку. Эту кашицу можно залить в форму и получить розетку или карниз, или скульптуру, можно сделать из нее массу других несиловых строительных конструкций. Не все знают, что порошок для этих операций – это не просто измельченный минерал, а предварительно обожженный, нагретый. Тогда он и приобретает нужные свойства – размягчаться, а потом застывать. Свойства эти замечены и используются издревле: в Сирии обнаружены гипсовые статуэтки конца четвертого тысячелетия до нашей эры. Точнее сказать, статуэтки не гипсовые, а алебастровые: алебастр – это тоже гипс, только его зернистая разновидность. Мы привыкли к белым гипсу и алебастру, но встречается минерал других цветов: розовый, желтый. В США, Италии и Китае отыскали даже черный алебастр.

Гипс тоже можно поцарапать ногтем, а сам он оставляет следы на тальке. Вот вам и вторая ступень.

3. Кальцит

Кальцит – это, выражаясь языком химиков, карбонат кальция, то есть кальциевая соль угольной кислоты. На геологическом языке это породообразующий минерал. Кальцит входит в известняки, мергели, мел. Мрамор целиком состоит из кальцита. А биологи называют кальцит самым распространенным биоминералом: из него состоят раковины и скелеты беспозвоночных.

Кристалл кальцита – то, например, кристалл исландского шпата, чудесного минерала, в котором впервые обнаружили двойное лучепреломление, то есть разделение падающего на кристалл луча света на два. Так вот этим кристаллом вполне можно провести заметную черту на гипсе. Сам кальцит царапается медной монетой. И не только кальцит. Такая же твердость по Моосу, например, у золота и серебра. А вот эталон все же кальцит. Наверное, потому, что чаще встречается.

4. Флюорит

Эталон 4-й ступени шкалы Мооса часто называют плавиковым шпатом. Название флюорит, то есть «текучий» на латыни, минерал получил по основному применению: в металлургии его добавляют в расплав, чтобы получились легкоплавкие шлаки. А вот от названия плавиковый шпат пошло название фтористоводородной кислоты – плавиковая кислота. Производство плавиковой кислоты, которая растворяет стекло, – это еще одно современное применение флюорита.

Минерал известен издавна: в древности из него делали всякие красивые мелочи – вазочки, шкатулки, посуду, украшения. Флюорит бывает разных цветов: желтый, зеленый, синий, красный, даже фиолетово-черный. Безделушки из него получались красивые и ценились выше золота. При нагревании минерал светится, что придает изделиям из него особый шарм.

Флюорит используют в ювелирной промышленности до сих пор. Из редких бесцветных кристаллов делают линзы. Обрабатывать такие линзы легко, ведь флюорит легко царапается ножом или стеклом.

5. Апатит

Странное название – от греческого слова со значением «обманываю» – этот минерал из класса фосфатов получил за то, что его многообразные виды часто вводили в заблуждение горе-специалистов, и они путали апатит то с бериллом, то с турмалином, то еще с чем-нибудь. Моос рассчитывал, что апатит обманывать впредь не будет, и назначил его эталоном для пятой ступени твердости минералов. Апатит, в отличие от флюорита, уже с трудом царапается ножом и стеклом. Вот эта небольшая разница и переводит апатит на другую ступень шкалы Мооса.

Апатит – сырье для производства фосфорных удобрений, фосфора и фосфорной кислоты. Для ювелирной промышленности кристаллы апатита подходят мало. Самый крупный кристалл, пригодный для ювелирного использования, нашли в Кении, весил он 147 карат, то есть меньше 30 граммов.

Промышленные месторождения апатитов не очень многочисленны. И самое большое в мире – Хибинское на Кольском полуострове в России. Там даже город Апатиты есть.

6. Ортоклаз

Ортоклаз, как и кальцит, очень распространенный породообразующий минерал из класса силикатов. Он относится к полевым шпатам. Ортоклаз – это, иначе говоря, калиевый полевой шпат.

Как ювелирный или поделочный камень значения практически не имеет. Прозрачные или слегка желтые кристаллы родом с Мадагаскара иногда гранят в угоду коллекционерам. Используют ортоклаз как сырье для производства фарфора и электрокерамики.

Ортоклаз можно царапать напильником, и Моос назначил его эталоном в своей шкале под номером шесть.

Примерно такую же твердость – от 5,5 до 6,5 имеет куда более привлекательный опал. Но эталоном его не назначить: разновидностей много, а твердость у них колеблется. Зато многообразие видов и расцветок опала делают его замечательным поделочным камнем. Он известен с древности, и это подтверждает, в частности, его название: ведь на санскрите «упалах» это просто «камень».

7. Кварц

Химическая формула кварца проста: SiO2, то есть диоксид кремния. Кварц – самый распространенный минерал в земной коре: по массе он составляет более 60%. Кварц видели все – это обыкновенный песок. А еще авантюрин, агат, горный хрусталь, аметист, цитрин, кошачий глаз, соколиный глаз, тигровый глаз и прочая и прочая.

В массе своей обыкновенный кварц идет на изготовление стекла, в том числе особого кварцевого, и керамики. Кристаллы кварца обладают свойством вырабатывать электрический заряд на поверхности при деформации, такие материалы называют пьезоэлектрики. И применяют их в разнообразной современной аппаратуре.

Многочисленные разноцветные виды кварцев – ювелирные камни. Известны в этом качестве с древности и едва не на всех континентах. Интересное применение аметисту нашли древние греки: они опускали кристалл в сосуд с вином и разводили вино водой до цвета аметиста. И только тогда пили.

Мооса ни история, ни красота кварца не волновали. Достаточно было свойств: кварцем можно слегка поцарапать стекло, а сам он обрабатывается алмазом. Этого достаточно, чтобы угодить в эталоны седьмого уровня.

8. Топаз

Эталон восьмой ступени шкалы твердости, камень, которым можно поцарапать стекло и даже кварц, выбран достойный. Полудрагоценный камень топаз получил свое название по месту первых находок на острове Топазиос в Красном море. А на Урале его звали «тяжеловесом»: удельный вес у него большой. Русские топазы, по мнению знаменитого минералога академика Ферсмана, «занимают исключительное место среди топазов всего света». В уральской Мурзинке топазы нежно-голубые, в Санарке и Каменке – красновато-фиолетовые, на украинской Волыни голубые и винно-желтые. В 1965 году там нашли винно-желтый топаз весом 117 килограммов. Рекорд же массы у бразильского топаза из провинции Минас-Жерайс, он весил 5 тонн 8 центнеров.

Кстати, именно пятью топазами украшен знаменитый орден «Золотого руна», который хранится в Алмазном фонде России. А вот на королевскую корону Португалии топаз попал по ошибке: камень бразильского происхождения был прозрачным. И его спутали с алмазом.

9. Корунд

Почти вершина твердости, эталон девятой ступени шкалы. Обработать корундом можно практически всё, его же – только алмазом.

Драгоценные камни рубин и сапфир – это тоже корунды. На Руси их называли яхонтами, соответственно, алым и лазоревым. Так что будете к кому эпитет яхонтовый прилагать, так не забывайте, что это свидетельство не только красоты и высокой цены, но еще и твердости.

Кроме красного и синего встречаются еще корунды зеленые и фиолетовые. Эти называют восточными изумрудом и аметистом. Желтые и оранжево-желтые корунды называют красивым словом падпараджа. Лейкосапфир или восточный алмаз – прозрачный корунд. Все эти камни имеют ту или иную ювелирную ценность. Рубин – высокую, сапфир – чуть ниже, и так далее.

Но есть еще и корунд обыкновенный – непрозрачный, сероватого цвета. У него ценность техническая. Твердость отправляет корунд в абразивные материалы, а высокая температура плавления – в огнеупоры. И всюду он хорош.

10. Алмаз

Вот и вершина шкалы твердости. В 1600 раз тверже эталона №1 – талька. На нем нельзя оставить отметину никаким другим минералом. Стекло алмаз режет как. Как алмаз и режет. И вот ведь удивительные шутки природы: графит с первой ступени твердости и алмаз – один и тот же химический элемент, углерод. Только, говоря мудреными химическими словами, аллотропные формы разные.

Еще древние греки называли этот камень несокрушимый – адамас. В алмаз это слово переделали арабы. Но не думайте, что кристалл алмаза такой уж несокрушимый, он твердый, но хрупкий: ударить покрепче, и он рассыплется.

Алмаз не только самый твердый, но и драгоценнейший. Как бы высоко не ценились рубины-сапфиры-изумруды, бриллианты, то есть ограненные алмазы, ценятся выше. И остаются самыми лучшими друзьями девушек.

Помимо прозрачных и бесцветных встречаются еще желтые, розовые, голубые, зеленые и даже красные камни. Алмазы находят в Африке, Азии, Австралии, Америке. По добыче алмазов Россия занимает второе место в мире. А недавно обнародована информация о мощнейшем месторождении – в триллионы карат – на границе Якутии и Красноярского края.

Твердость материала – это способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого материала. Она определяется величиной нагрузки необходимой для начала разрушения материала. Твердость делится на относительную и абсолютную. Относительная твердость – это твердость одного материала по отношению к другому. Абсолютная твердость определяется с помощью методов вдавливания.

Твёрдость зависит от множества факторов. Среди них: межатомные расстояния вещества, валентность, природа химической связи, хрупкости и ковкости материала, гибкости, упругости, вязкости и других качеств.

Наиболее твёрдыми из существующих на сегодняшний день материалов являются две аллотропные модификации углерода — лонсдейлит, который твёрже алмаза в полтора раза и фуллерит с превышением твёрдости алмаза в два раза. Однако среди распространённых веществ по-прежнему самым твёрдым является алмаз.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). Для разных материалов они будут разными. Для измерения твердости металлов применяются методы:

Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка.

Существуют два вида методов расчета твердости:

По методу восстановленного отпечатка твёрдость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка:

$<\mbox<HBW>>=<\frac <0,102F><<\frac <\pi D><2>>\left(D-<\sqrt <D^<2>-d^<2>>>\right)>>$
,

— приложенная нагрузка, H;
— диаметр шарика, мм;
— диаметр отпечатка, мм.

По методу невосстановленного отпечатка твёрдость определяется как отношение приложенной нагрузки к площади внедрённой в материал части и ндентора :

$<\mbox<HBW>>=<\frac <0,102F><\pi Dh>>$
,

где — глубина внедрения индентора, м м .

Единицами измерения являются кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль. Это одни из самых старых методов, применявшиеся еще в XIX веке.

Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, обозначается HR, где H – hardness, а R - Rockwell. Твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. 3-й буквой в обозначении идёт наименование типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д. Для ножей твердость определяется по шкале HRC, которая фактически заканчивается на 70 единицах, так как большая твердость ножа не позволяет им полноценно пользоваться из-за снижения ударной вязкости, повышения хрупкости и т.д. Эта система была самой распространенной в XX веке.

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

1) Алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 62 HRC). Метод позволяет определять твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

2) Алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0,3 … 0,5 мм) и тонколистового материала;

3) Стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс. Твердость обозначается HRB и измеряется по шкале B. Так определяют твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

При измерении твердости на приборе Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки к поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика. Твердость измеряется не менее 3 раз на одном образце, затем выводится среднее значение. Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса заключается в том, что значение твердости по методу Роквелла фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, при этом отпадает необходимость в оптическом измерении размеров отпечатка.

Метод Виккерса - самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.). При испытании твердости по методу Виккерса, в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом. После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка. Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки P и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм2) не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой для сталей 10 – 15 с, а для цветных металлов – 30 с. Преимущества метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материалы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.

Твёрдость по Шору (Метод вдавливания) — твёрдость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. В данном методе измерения используется прибор — дюрометр. Обычно метод Шора используется для определения твердости низкомодульных материалов (полимеров). Метод Шора, предполагает 12 шкал измерения. Чаще всего используются варианты A (для мягких материалов) или D (для более твердых). Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается буквой используемой шкалы, записываемой после числа с указанием метода. В качестве примера, можно привести резину в покрышке колеса легкового автомобиля, которая имеет твердость примерно 70A, а школьный ластик — примерно 50A.

Твёрдость по Шору (Метод отскока) — метод определения твёрдости очень твёрдых материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк, падающий с определённой высоты. Твердость по этому методу Шора оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка. Обозначается HSx, где H — Hardness, S — Shore и x — латинская буква, обозначающая тип использованной при измерении шкалы.

Метод Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д. При использовании данного метода падающий нормально к поверхности исследуемого материала боек сталкивается с поверхностью и отскакивает. Скорость бойка измеряют до и после отскакивания. Предполагается, что боек не подвергается необратимой деформации.

Метод Аскер — твёрдость определяется по глубине введения стальной полусферы под действием пружины. Используется для мягких резин. По принципу измерения соответствует методу Шора, но отличается формой поверхности щупа. Аскер использует полусферу диаметром 2.54 мм.

Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера — твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл.

Метод Польди (двойного отпечатка шарика) — твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно и в образец, и в эталон.

Твёрдость минералов.

Шкала твёрдости минералов Мооса (склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим, для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается - и тогда его твёрдость по Моосу ниже. Шкала Мооса — опредедяет, какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал, и какой материал из десяти стандартных минералов царапается тестируемым материалом.

Читайте также: