モース硬度
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10個の区画がある開いた木箱。各区画には番号の付いた鉱物標本が入っています
モース硬度キット。10段階硬度スケールの各鉱物の標本が1つずつ入っています

モース硬度（/ moʊ z /​ 鉱物の硬度（ MOHZ ）は、1 から 10 までの質的 順序尺度、硬い物質が柔らかい物質を傷つける能力を通じて 鉱物の傷つきやすさを

このスケールは、1812 年にドイツの地質学者で鉱物学者の フリードリッヒ モースによって、彼の著書『Veruch einer Elementar-Methode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien』（翻訳。 化石の自然史的決定と認識のための初歩的な方法の試み）で導入されました。[1] [2] [a]これは材料科学における硬度のいくつかの定義の 1 つであり、そのうちのいくつかはより定量的です。[3]

どの鉱物が他の鉱物を傷つけられるかを観察することによって硬度を比較する方法は非常に古く、テオプラストスが紀元前 300年頃に著した『石材について』の中で言及され、続いて大プリニウスが紀元後 77年頃に著した『博物誌』の中で言及されている。[4] [5] [6]モース硬度は現場で鉱物を識別するのに有用であるが、工業環境で材料がどの程度耐久性があるかを正確に予測するものではない。[7]

基準鉱物

モース硬度スケールは、ある天然鉱物が他の鉱物に目に見える傷をつける能力に基づいています。鉱物は自然界に存在する化学的に純粋な固体です。岩石は1つ以上の鉱物の混合物です

横軸のモース硬度スケールは、縦軸の絶対硬度スケール
の1つと一致しています。縦軸は対数目盛りです。

ダイヤモンドは、この硬度スケールが設計された当時、天然に存在する鉱物の中で最も硬かったため、この硬度スケールの最高値を10と定義しています。ある物質の硬度は、その物質が傷をつけることができる最も硬い物質、またはその物質を傷つけることができる最も柔らかい物質を見つけることによって、この硬度スケールに対して測定されます。例えば、ある物質がアパタイトでは傷がつくが、蛍石では傷がつかない場合、その物質のモース硬度は4から5の間になります。[8]

技術的には、モース硬度スケールの目的において材料に「傷をつける」とは、肉眼で確認できる非弾性的な転位を生じさせることを意味します。モース硬度スケールの低い材料が、モース硬度の高い材料に微細な非弾性的な転位を生じさせることはよくあります。これらの微細な転位は永久的なものであり、時には硬い材料の構造的完全性に悪影響を及ぼすこともありますが、モース硬度スケールの数値を決定する上では「傷」とはみなされません。[9]

モース硬度スケールの 10 段階の硬度値はそれぞれ基準鉱物によって表され、そのほとんどは岩石中に広く存在しています。

モース硬度は順序尺度です。例えば、コランダム（9）はトパーズ（8）の2倍の硬さですが、ダイヤモンド（10）はコランダムの4倍の硬さです。これは硬度の定義の一つです（どの定義ですか？）。[10]下の表は、硬度計で測定された絶対硬度との比較を示しており、右端の列には基準鉱物の画像が示されています。[11] [12]

モース
硬度 		参照
鉱物 		化学式 絶対
硬度[13] 		画像例
1 タルク Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 1
石膏 CaSO4・2H2O 2
3 方解石 CaCO3 14
4 蛍石 CaF2 21
5 アパタイト Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,Cl,F) 48
正
長石 		KAlSi3O8 72
7 石英 SiO2 100
8 トパーズ Al 2 SiO 4 (OH,F) 2 200
9 コランダム Al2O3 400
10 ダイヤモンド C 1500

例

以下は、モース硬度スケール別に物質を分類した表です。これらの中には、モース硬度スケールの基準鉱物2種類の間に位置する硬度を持つものもあります。鉱物以外の固体物質にも、モース硬度スケールで硬度が割り当てられているものがあります。物質が複数の物質の混合物である場合、硬度の判定は困難であったり、誤解を招いたり、意味をなさなかったりする場合があります。例えば、花崗岩はいくつかの資料でモース硬度6～7とされていますが、花崗岩は複数の鉱物で構成された岩石であり、それぞれに独自のモース硬度があります。トパーズを多く含む花崗岩は、主にトパーズ（モース硬度8）、石英（モース硬度7）、正長石（モース硬度6）、斜長石（モース硬度6～6.5）、雲母（モース硬度2～4）で構成されています。

硬度 物質
0.2～0.4 カリウム[14]
0.5～0.6 リチウム[14]
1 タルク
1.5 鉛[14]
2 広葉樹[15]
2～2.5 プラスチック
2.5 亜鉛[14]
2.5～3 銅[14]
3 真鍮
3.5 アダマイト
3.5～4 閃亜鉛鉱
4 鉄[14]
4～4.5 普通鋼
4.5 コールマン石
5 アパタイト
5～5.5 ゲーサイト
5.5 ガラス
5.5～6 オパール
6 ロジウム[14]
6～6.5 ルチル
6.5 シリコン[14]
6.5～7 ジェダイト
7 磁器
7～7.5 ガーネット
7.5 タングステン[14]
7.5～8 エメラルド
8 トパーズ
8.5 クロム[14]
9 サファイア
9～9.5 モアッサナイト
9.5～10付近 ホウ素[14]
10 ダイヤモンド

用途

モース硬度スケールは精度に欠けるにもかかわらず、フィールド地質学者にとって重要な指標であり、スクラッチキットを用いて鉱物を大まかに識別するために用いられます。鉱物のモース硬度スケールは、一般的に参考資料に記載されています

モース硬度は製粉において有用であり、硬度が既知の特定の製品を粉砕する際に、どのタイプの粉砕機と粉砕媒体が最も適しているかを評価するのに役立ちます。[16]

電子機器メーカーは、このスケールを使用して、フラットパネルディスプレイ部品（LCDのカバーガラスやOLEDのカプセル化など）の耐久性をテストしたり、民生用電子機器のタッチスクリーンの硬度を評価したりしています。[17]

ビッカーススケールとの比較

モース硬度とビッカース硬度の比較：[18]

鉱物
名 		硬度（モース硬度） 硬度（ビッカース硬度）
（kg/ mm²）
スズ 1.5 VHN 10 = 7–9
ビスマス 2～2.5 VHN 100 = 16～18
ゴールド 2.5 VHN 10 = 30～34
銀 2.5 VHN 100 = 61～65
黄銅鉱 2.5～3 VHN 100 = 84～87
銅 2.5～3 VHN 100 = 77～99
方鉛鉱 2.5 VHN 100 = 79～104
閃亜鉛鉱 3.5～4 VHN 100 = 208～224
ヒーズルウッダイト 4 VHN 100 = 230～254
ゲーサイト 5～5.5 VHN 100 = 667
クロマイト 5.5 VHN 100 = 1,278～1,456
アナターゼ 5.5～6 VHN 100 = 616～698
ルチル 6～6.5 VHN 100 = 894～974
パイライト 6～6.5 VHN 100 = 1,505～1,520
ボウイ石 7 VHN 100 = 858～1,288
ユークレース 7.5 VHN 100 = 1,310
クロム 8.5 VHN 100 = 1,875～2,000

脚注

  1. ^
    「In demselben Jahre (1812) wurde MOHS als Professor am Joanneum angestellt und veröffentlichte den ersten Teil seines Werkes Versuch einer Elementarmethode zur naturhistorischen Erkennung und Bestimmung der Fossilien [sic] , in welcher die bekannte Härteskala aufgestellt wurde.」 — フォン・グロート (1926)
     
    同年（1812年）、モースはジョアヌムの教授に就任し、著書『化石の自然史的認識と判定のための基本的な方法の試み』の第一部を出版した。その中で、よく知られた硬度スケールが確立された。[ 1]

参照

参考文献

  1. ^ ab von Groth、パウル・ハインリヒ (1926)。 Entwicklungsgeschichte der Mineralogischen Wissenschaften [鉱物科学の発展の歴史] (ドイツ語)。ベルリン：シュプリンガー。 p. 250。
  2. ^ 「モース硬度」ブリタニカ百科事典（オンライン版）。
  3. ^ 「モース硬度スケール」アメリカ鉱物学会. 2021年2月10日閲覧。
  4. ^ テオプラストス「石についてのテオプラストス」。 2011年12月10日閲覧– Farlang.com経由。
  5. ^ 大プリニウス. 「第37巻、第15章」. 『博物誌』 .アダマス：6種類のアダマス。2種類の治療法。
  6. ^ 大プリニウス. 「第37巻、第76章」. 『博物誌』 .宝石の検査方法.
  7. ^ 「硬度」. 材料の機械的硬度. 非破壊検査リソースセンター. 2014年2月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  8. ^ 「モース硬度スケール」アメリカ鉱物学会 – amfed.orgより。
  9. ^ Geels, Kay (2000年4月26日). 「材料の真の微細構造」. ソルビーから現在までの微細組織学的試料作製(PDF) . アプリケーションノートとガイド (レポート). Struers 金属組織学ライブラリ. コペンハーゲン, デンマーク: Struers A/S. pp.  5– 13. 2016年3月7日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
  10. ^ Davis, Richard (2018年12月). 「なぜモース硬度計は計測学にとって重要なのか [Basic Metrology]」. IEEE Instrumentation & Measurement Magazine . 第21巻第6号. pp.  49– 51. doi :10.1109/MIM.2018.8573594.
  11. ^ 「硬度の何が重要なのか？」アメジストギャラリー。鉱物ギャラリー。2006年12月30日時点のオリジナルよりアーカイブ – galleries.comより。
  12. ^ 「鉱物の硬度と硬度スケール」Inland Lapidary. 2008年10月17日時点のオリジナルよりアーカイブ – inlandlapidary.comより。
  13. ^ Mukherjee, Swapna (2012). 応用鉱物学：産業と環境への応用. Springer Science & Business Media. p. 373. ISBN 978-94-007-1162-4– Googleブックス経由
  14. ^ abcdefghijk Samsonov, GV編 (1968). 「元素の機械的性質」.元素の物理化学的性質ハンドブック. ニューヨーク：IFI-Plenum. p. 432. doi :10.1007/978-1-4684-6066-7. ISBN 978-1-4684-6068-1。
  15. ^ 「モース硬度スケール：傷に対する耐性の試験」geology.com。2021年8月9日閲覧
  16. ^ 「サイズ縮小、粉砕」。粉砕と粉砕。PowderProcess.net 。 2017年10月27日閲覧。
  17. ^ ケビン・パーディ（2014年5月16日）「硬さは靭性ではない：なぜスマートフォンの画面は傷つかないのに割れるのか」Computerworld . IDG Communications Inc. 2021年4月16日閲覧。
  18. ^ ラルフ・ジョリオン. 「mindat.orgへようこそ」. mindat.org . ハドソン鉱物学研究所. 2017年4月16日閲覧。

さらに詳しい情報

  • コルデュア、ウィリアム・S.（1990年頃）「鉱物と岩石の硬度」Lapidary Digest – gemcutters.orgより
  • ラデン、アジャ（2016年）『Gem: The definitive visual guide』 ニューヨーク：DK Publishing . ISBN 978-1-4654-5356-3。
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