Twardość kamieni
Z wektorowych własności minerałów, szczególnie kamieni szlachetnych, najważniejsza jest twardość. Jest to opór, jaki stawiają minerały przy próbach ich zarysowania lub ścierania. Znane są minerały bardzo miękkie, które dadzą się zarysować paznokciem lub drewienkiem zapałki; minerały średnio twarde, które z łatwością można zarysować ostrzem scyzoryka, wreszcie minerały twarde, których nie można zarysować scyzorykiem, a niekiedy nawet bardzo twarde, rysujące szkło. Twardość jest ważną własnością, która pozwala na rozpoznawanie i odróżnianie minerałów o podobnym wyglądzie.
W celu łatwego i szybkiego określenia twardości wprowadzono umowną skalę twardości złożoną z 10 minerałów, zwaną skalą Mohsa. Minerały wyraźnie różniące się twardością ułożone są w ten sposób, że im twardszy minerał, tym dalsze miejsce zajmuje w skali twardości: 1 — talk, 2 — gips, 3 — kalcyt, 4 — fluoryt, 5 — apatyt, 6 — ortoklaz, 7 — kwarc, 8 — topaz, 9 — korund, 10 — diament.
Minerały o tej samej twardości rysują się wzajemnie (chociaż następuje to niełatwo). Jeżeli zatem badany minerał rysuje ortoklaz, który w skali Mohsa jest minerałem wzorcowym o twardości 6, a równocześnie sam może być przez ortoklaz zarysowany, znaczy to, że oba minerały mają tę samą twardość, czyli że badany minerał ma twardość 6. Jeżeli badany minerał ma twardość pośrednią między dwoma minerałami kolejno po sobie następującymi w skali twardości, określa się ją liczbą całkowitą odnoszącą się do bardziej miękkiego minerału w skali, z dodatkiem ułamka o wartości pół stopnia, np. 7,5 lub 7½.
Należy pamiętać, że skala twardości Mohsa jest tylko względną skalą jakościową, tzn. że minerał, którego twardość oznacza się liczbą 2, wcale nie jest 2 razy twardszy od minerału, którego twardość w skali Mohsa oznacza się liczbą 1. Podobnie ortoklaz nie jest 6 razy twardszy od talku lub 2 razy twardszy od kalcytu. W rzeczywistości różnice twardości poszczególnych minerałów w skali twardości są rozmaite, w niektórych pozycjach wiele (nieraz kilkadziesiąt lub kilkaset) razy wyższe od twardości minerału poprzedzającego. Do dokładnego ilościowego pomiaru twardości służą przyrządy zwane twardościomierzami używane do specjalnych tylko celów. Zarysowanie minerału stalowym lub diamentowym rylcem następuje w zależności od obciążenia, którego wielkość jest miarą twardości.
Nie mając zestawu minerałów stanowiących skalę twardości, można korzystać z następującej przybliżonej skali orientacyjnej:
| Stopień w skali Mohsa | Minerał
wzorcowy |
Badanie orientacyjne |
| 1. | Talk | można go zarysować drewienkiem, np. zapałką |
| 2. | Gips | można go zarysować paznokciem |
| 3. | Kalcyt | łatwo można go zarysować monetą miedzianą |
| 4. | Fluoryt | łatwo można go zarysować ostrzem scyzoryka |
| 5. | Apatyt | można go zarysować ostrzem scyzoryka |
| 6. | Skaleń | z trudnością można go zarysować ostrzem scyzoryka |
| 7. | Kwarc | rysuje szkło (szybę okiennną) |
| 8. | Topaz | łatwo rysuje kwarc |
| 9. | Korund | można go zarysować diamentem, topaz go nie rysuje |
| 10. | Diament | nie można go zarysować żadnym minerałem ani substancją sztuczną |
Z dokładnych ilościowych pomiarów twardości wynika, że własność ta jest własnością wektorową, tzn. zależną od kierunku. Różnice jednak twardości tego samego materiału są zwykle tak nieznaczne, że można je pominąć. Mogą one jednak mieć niekiedy pewne znaczenie, np. przy szlifowaniu dużych diamentów. Ponieważ w pewnych kierunkach twardość diamentów jest większa, a w innych mniejsza, szlifując je proszkiem diamentowym można zarysować gładką już powierzchnię kamienia. Dlatego duże, bardzo kosztowne kamienie trzeba szlifować bardzo ostrożnie, po uprzednim określeniu kierunku, w którym szlifowanie nie spowoduje uszkodzenia gładkiej powierzchni.
Większość kamieni szlachetnych jest twardsza od kwarcu. Niekiedy jednak do celów zdobniczych używa się minerałów o twardości niższej niż kwarcu, charakteryzujących się piękną barwą i silnym połyskiem. Kamienie o niższej twardości nazywane są często kamieniami półszlachetnymi.
Dawniej, gdy do rozpoznawania kamieni szlachetnych nie stosowano jeszcze badań optycznych, będących obecnie najważniejszymi metodami badań tych kamieni, posługiwano się często w tym celu badaniem twardości, używając specjalnych ołówków, których zakończenia stanowiły minerały wzorcowe w skali twardości Mohsa. Metoda ta jest obecnie rzadko stosowana zarówno z powodu niedokładności, jak i ze względu na możliwość zarysowania i uszkodzenia badanych kamieni, szczególnie dużych i oszlifowanych. Może ona jednak nieraz oddać pewne usługi, np. przy pracach terenowych, gdy niemożliwe są oznaczenia gęstości lub badania własności optycznych minerałów.
Twardość kamieni szlachetnych według skali Mohsa.
