なぜ硬い?モース硬度10段階の世界と、鉱物の不思議な力

石(鉱物、宝石)

モース硬度は、鉱物の硬さ(傷つきにくさ)を測るための尺度のひとつです。これは、ドイツの鉱物学者フリードリッヒ・モースが考案したもので、1から10までの10段階の基準鉱物を用いて、相対的な硬さを評価します。

モース硬度の説明

モース硬度は、2つの鉱物をこすり合わせたときに、どちらに傷がつくかという単純な方法で判断します。

  • 硬度が高い鉱物は、硬度が低い鉱物に傷をつけることができます。
  • 逆に、硬度が低い鉱物は、硬度が高い鉱物に傷をつけることができません。

この尺度は、あくまで相対的なものであり、硬度9のコランダム(ルビー・サファイア)と硬度10のダイヤモンドの間の硬さの差は、硬度1と硬度9の間の差よりもはるかに大きいとされています。また、「硬さ」(傷つきにくさ)と、ハンマーで叩いたときの「靭性」(割れにくさ)は異なる概念であることにも注意が必要です。

モース硬度と対応する宝石

以下に、モース硬度1から10までの基準鉱物と、その硬度に対応する代表的な宝石をまとめました。

モース硬度基準鉱物対応する宝石(代表例)
10ダイヤモンドダイヤモンド
9コランダムルビー、サファイア
8トパーズエメラルド、トパーズ、アクアマリン、アレキサンドライト
7石英水晶(アメシスト、シトリンなど)、ガーネット、トルマリン、翡翠
6長石ムーンストーン、ターコイズ、タンザナイト、ペリドット
5燐灰石オパール、ラピスラズリ
4蛍石マラカイト
3方解石サンゴ、真珠(パール)、大理石
2石膏琥珀(アンバー)
1滑石

ちなみに…モース硬度以外にも鉱物や物質の硬さを測る指標はあります。モース硬度が「ひっかき傷のつきにくさ」を相対的に示すのに対し、他の指標はより科学的で絶対的な値を示すことが特徴です。

その他の代表的な硬さの指標

ヌープ硬度(Knoop Hardness)

ヌープ硬度は、工業材料や宝石の硬度測定に広く用いられる指標です。ダイヤモンドの角錐(ピラミッド型)の圧子を、一定の荷重で物質の表面に押し込み、そのときにできる菱形のくぼみの大きさから硬度を算出します。

  • 特徴: 微小な部分の硬度を測定できるため、宝石や薄いコーティングの硬さを測るのに適しています。
  • 測定対象: 宝石、セラミックス、ガラスなど。

ビッカース硬度(Vickers Hardness)

ビッカース硬度は、工業分野で最も一般的に使われる指標です。ダイヤモンドの正四角錐の圧子を、一定の荷重で表面に押し込み、できた四角形のくぼみの面積から硬度を算出します。

  • 特徴: ヌープ硬度よりも広い範囲の荷重で測定が可能で、金属材料の硬度評価によく用いられます。
  • 測定対象: 金属材料(鋼鉄、アルミニウムなど)。

ロックウェル硬度(Rockwell Hardness)

ロックウェル硬度は、工業材料の硬度を簡便に測定するための指標です。ダイヤモンドの円錐や鋼球の圧子を、まず弱い荷重で押し付け、次に強い荷重を加えて押し付け、そのときのくぼみの深さの差から硬度を算出します。

  • 特徴: 測定が迅速で、くぼみが小さく済むため、製造現場での品質管理などに適しています。
  • 測定対象: 主に金属材料。

ショア硬度(Shore Hardness)

ショア硬度は、主にゴムやプラスチックといった弾性体の硬度を測る指標です。先端が丸いハンマーを一定の高さから落下させ、その跳ね返りの高さで硬度を測ります。

  • 特徴: 非破壊で測定できるのが利点です。
  • 測定対象: ゴム、プラスチック、ウレタンなど。

モース硬度は宝石の相対的な傷つきやすさを知るのに便利ですが、これらの硬度指標は、より精密な工業的評価や材料の品質管理に使われます。

いかがですか?硬さの指標って思ったよりたくさんあることがわかりましたね

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