Una prueba de dureza rápida para uso en el campo y en el aula
Kit de dureza Mohs: Un kit de escala de dureza Mohs de laboratorio que contiene: (1) talco; (2) yeso; (3) calcita; (4) fluorita; (5) apatita; (6) ortoclasa; (7) cuarzo; (8) topacio; y (9) corindón. El diamante no se incluye en la mayoría de los kits para mantener el coste bajo. Además, un espécimen de diamante sería tan pequeño que necesitaría ser montado en un mango para ser útil. Compre un kit de dureza de minerales.
¿Qué es la escala de dureza de Mohs?
Una de las pruebas más importantes para identificar especímenes minerales es la prueba de dureza Mohs. Esta prueba compara la resistencia de un mineral a ser rayado por diez minerales de referencia conocidos en la escala de dureza Mohs (véase la tabla de la izquierda). La prueba es útil porque la mayoría de los especímenes de un determinado mineral están muy cerca de la misma dureza. Esto hace que la dureza sea una propiedad de diagnóstico fiable para la mayoría de los minerales.
Friedrich Mohs, un mineralogista alemán, desarrolló la escala en 1812. Seleccionó diez minerales de dureza claramente diferente que iban desde un mineral muy blando (el talco) hasta un mineral muy duro (el diamante). A excepción del diamante, todos los minerales son relativamente comunes y fáciles o baratos de obtener.
Hacer comparaciones de dureza
La “dureza” es la resistencia de un material a ser rayado. La prueba se realiza colocando una punta afilada de una muestra en una superficie no marcada de otra muestra e intentando producir un rayado. Estas son las cuatro situaciones que se pueden observar al comparar la dureza de dos especímenes:
1. Si la muestra A puede rayar la muestra B, entonces la muestra A es más dura que la muestra B.
2. Si la muestra A no raya la muestra B, entonces la muestra B es más dura que la muestra A.
3. Si las dos muestras tienen la misma dureza, entonces serán relativamente ineficaces para rayarse mutuamente. Podrían producirse pequeños arañazos, o podría ser difícil determinar si se produjo un arañazo.
4. Si la muestra A puede ser rayada por la muestra B pero no puede ser rayada por la muestra C, entonces la dureza de la muestra A está entre la dureza de la muestra B y la de la muestra C.
Prueba de dureza Mohs: Al realizar la prueba, coloque la muestra desconocida sobre una mesa y sujétela firmemente con una mano. A continuación, coloque una punta de la muestra de referencia contra una superficie plana y no marcada de la muestra desconocida. Presione el espécimen de referencia firmemente contra el desconocido y arrástrelo deliberadamente por la superficie plana mientras presiona con firmeza. Para evitar lesiones, arrastre el espécimen conocido lejos de su cuerpo y en paralelo a los dedos que sostienen el espécimen desconocido.
Procedimiento de ensayo de la dureza Mohs
- Empiece por localizar una superficie lisa y no rayada para el ensayo.
- Con una mano, sujete la muestra de dureza desconocida con firmeza contra el tablero de la mesa, de modo que la superficie a ensayar quede expuesta y accesible. El tablero de la mesa soporta la muestra y le ayuda a mantenerla inmóvil para el ensayo. (Si va a realizar esta prueba en una mesa bonita, puede conseguir un trozo de cartón grueso, una almohadilla de goma gruesa o una hoja de algún otro material para proteger la superficie de los arañazos).
- Sostenga una de las muestras de dureza estándar en la otra mano y coloque una punta de esa muestra contra la superficie plana seleccionada de la muestra desconocida.
- Presione firmemente la punta de la muestra estándar contra la muestra desconocida y, con una presión firme, arrastre la punta de la muestra estándar por la superficie de la muestra desconocida.
- Examine la superficie de la muestra desconocida. Con un dedo, elimine los fragmentos minerales o el polvo que se haya producido. ¿Ha producido la prueba una raya? Tenga cuidado de no confundir el polvo o los residuos minerales con un arañazo. Un arañazo será un surco distinto cortado en la superficie del mineral, no una marca en la superficie que se borra. Utiliza una lente de mano para ver bien lo que ha ocurrido.
- Realice la prueba una segunda vez para confirmar sus resultados.
Dureza Mohs de los minerales comunes
Consejos para la prueba de la dureza Mohs
- Una lista de minerales en orden de dureza puede ser una referencia práctica. Si determina que una muestra tiene una dureza de Mohs 4, puede obtener rápidamente una lista de minerales potenciales.
- La práctica y la experiencia mejorarán sus habilidades al realizar esta prueba. Se volverá más rápido y más seguro.
- Si la dureza del espécimen desconocido es de aproximadamente 5 o menos, debería ser capaz de producir un arañazo sin mucho esfuerzo. Sin embargo, si la muestra desconocida tiene una dureza de aproximadamente 6 o superior, producir un arañazo requerirá algo de fuerza. Para esos especímenes, sostenga el desconocido firmemente contra la mesa, coloque el espécimen estándar contra él, presione firmemente con determinación y luego, manteniendo la presión, arrastre lentamente el espécimen estándar por la superficie del desconocido.
- No se deje engañar por una muestra patrón blanda que produce una marca en una incógnita dura. Esa marca es como la que produce un trozo de tiza en una pizarra. Se borrará sin dejar un rasguño. Pase el dedo por la superficie examinada. Si se ha producido un arañazo, habrá un surco visible. Si las marcas se borran, no se ha producido ningún rasguño. Compruebe el arañazo con una lente de mano.
- Algunos materiales duros son también muy frágiles. Si una de sus muestras se rompe o se desmorona en lugar de rayarse, tendrá que tener mucho cuidado al realizar el ensayo. El ensayo de muestras pequeñas o granulares puede ser difícil.
- Algunas muestras contienen impurezas. Si los resultados de su prueba no son visiblemente concluyentes, o si la información de su prueba no se ajusta a otras propiedades, no dude en hacer la prueba de nuevo. Es posible que un pequeño trozo de cuarzo (u otra impureza) se haya incrustado en una de sus muestras.
- ¡No sea cobarde! Este es un problema muy común. Algunas personas frotan casualmente un espécimen contra otro y luego buscan una marca. No es así como se hace la prueba. Se hace con un movimiento único, lento y decidido, con una presión firme, con el objetivo de cortar un rasguño.
- ¡Cuidado! Cuando hacemos la prueba sujetamos con cuidado la roca que se está probando para que si la púa resbala no nos haga un agujero en el dedo.
- Cuando hacemos la prueba de dureza, colocamos una hoja gruesa de cartón grueso o una almohadilla de goma en nuestra mesa para proteger su superficie de ser rayada.
- Esta prueba debe realizarse en una mesa de laboratorio o banco de trabajo con una superficie duradera o una cubierta protectora. No haga este tipo de pruebas sobre muebles finos.
- Pruebe las partículas o granos diminutos colocándolos entre dos piezas de un mineral de índice y raspándolos. Si los granos son más duros que el mineral índice, se producirán arañazos. Si los granos son más blandos, se mancharán.
Dureza de los objetos comunes
Algunas personas utilizan algunos objetos comunes para probar la dureza Mohs en el campo. Una uña, una moneda de cobre, un clavo, un trozo de vidrio, la hoja de un cuchillo, una lima de acero, una placa de rayas y un trozo de cuarzo son objetos comunes sugeridos en algunos libros de texto de geología.
La idea es que una persona pueda sacar rápidamente estos objetos de una riñonera y realizar una prueba de dureza en menos de un minuto. Sin embargo, si va a utilizar elementos comunes para la determinación de la dureza, es muy recomendable que confirme las durezas de todos los elementos de su kit.
Hemos comprobado los valores de dureza de los elementos del “kit de campo común” sugeridos en tres libros de texto de introducción a la geología y hemos encontrado que algunos de ellos son muy variables.
En resumen,
La tabla anterior enumera el rango de durezas que encontramos en los artículos comunes sugeridos para la prueba de dureza de campo – sin hacer una búsqueda exhaustiva.
Picos de dureza Mohs: Los picos de dureza son fáciles de usar. Tienen un estilete de latón y un “pico” de aleación que se utiliza para la prueba de dureza. Coloque la punta afilada de la púa en su muestra desconocida y arrástrela por la superficie. Producirá un arañazo, se deslizará por la superficie o dejará un rastro de metal. Se suministran con una dureza de 2 (una punta de plástico), 3 (una punta de cobre), y de 4 a 9 (aleaciones cuidadosamente seleccionadas). Son ideales para probar pequeñas muestras o para probar pequeños granos incrustados en una roca. Estas puntas de dureza están disponibles en la tienda Geology.com.
Picos de dureza
Una alternativa al uso de los minerales de referencia para las pruebas es un conjunto de “picos de dureza”. Estos picos tienen puntas metálicas afiladas que puedes utilizar para realizar pruebas muy precisas. Los picos permiten mucho más control, y sus puntas afiladas se pueden utilizar para probar pequeños granos minerales en una roca.
Las picas afiladas se pueden utilizar fácilmente y producen un arañazo si son más duras que la muestra que se está probando o dejan una pequeña veta de metal si son más blandas. Examine el lugar de la prueba con una lente de mano para ver los resultados de su prueba.
Hemos utilizado picos de dureza y creemos que hacen un gran trabajo. Son más fáciles de usar y más precisos que las pruebas con probetas. Se pueden volver a afilar cuando se desafilan. El único inconveniente es su precio (unos 80 dólares por juego).
¿Más duro que el diamante, más blando que el talco?
El diamante no es la sustancia más dura que se conoce, pero los materiales que son más duros son mucho más raros. Los investigadores han informado de que el nitruro de boro wurtzita y la lonsdaleita pueden ser más duros que el diamante. [1]
Es poco probable encontrar un mineral que sea más blando que el talco. Sin embargo, algunos metales son más blandos. Entre ellos están: el cesio, el rubidio, el litio, el sodio y el potasio. Es probable que nunca tengas que comprobar su dureza. [2]
Comparación de la dureza Mohs – Vickers: Esta tabla compara la dureza de los minerales índice de la escala de dureza Mohs (una escala entera) con su dureza Vickers (una escala continua). La dureza Mohs es la resistencia a ser rayado, mientras que la dureza Vickers es la resistencia a la indentación bajo presión. El gráfico muestra la gran diferencia entre la dureza Vickers del corindón y la del diamante, que sólo están separados por una unidad en la escala de dureza Mohs.
La escala de dureza de Mohs comparada con otras
Cuando Friedrich Mohs desarrolló su escala de dureza en 1812, había muy poca información disponible sobre la dureza de los minerales. Simplemente seleccionó diez minerales que variaban en dureza y los colocó arbitrariamente en una escala de números enteros del 1 al 10. Se trataba de una escala relativa en la que un mineral de dureza desconocida podía compararse con un grupo de diez minerales índice para ver en qué lugar de la escala se encontraba.
La escala de Mohs ha resistido la prueba del tiempo y se ha utilizado ampliamente en todo el mundo durante más de 200 años, principalmente porque es fácil de hacer, barata y la gente la entiende rápidamente. Se han ideado otras pruebas de dureza, pero ninguna de ellas está tan extendida.
La “dureza Mohs” es una comparación relativa en escala de números enteros de la “resistencia a ser rayado”. La mayoría de las otras escalas de dureza utilizan la “resistencia a la indentación bajo un estilete al que se aplica una cantidad específica de presión durante un tiempo determinado.” Aunque estas pruebas difieren de la dureza de Mohs en su procedimiento, todas son pruebas de la resistencia a que los átomos sean desalojados de sus posiciones por la presión contra la superficie de un espécimen mineral.
Una de estas escalas es la escala de dureza Vickers. En el ensayo Vickers, el tamaño de la indentación se estima microscópicamente y se utiliza para calcular un valor de dureza. Los valores de dureza Vickers forman una escala continua que proporciona más información sobre la dureza de los minerales en comparación con los valores enteros de la escala Mohs. Aquí se muestra una tabla que compara los minerales de la escala Mohs con su dureza Vickers, junto con un gráfico de los datos. El gráfico muestra que, en términos de dureza Vickers, las brechas entre los valores enteros de la escala Mohs no son uniformes en anchura. Además, las diferencias entre los minerales de mayor dureza Mohs son mucho más amplias que las existentes entre los minerales más blandos. En términos de dureza Vickers, el diamante es enormemente más duro que el corindón.
La mejor manera de aprender sobre los minerales es estudiar con una colección de pequeños especímenes que puedas manejar, examinar y observar sus propiedades. En la tienda de Geology.com hay colecciones de minerales baratas.
Variaciones de dureza en un mismo mineral
Aunque los libros de referencia y las páginas web suelen indicar una única dureza para cada mineral, muchos minerales tienen una dureza variable. Tienen mayor o menor dureza dependiendo de la dirección en la que se rayen.
Un ejemplo muy conocido de mineral con dureza variable es la cianita. La cianita se presenta frecuentemente en cristales con forma de hoja. Estos cristales tienen una dureza de aproximadamente 5 si se prueban en paralelo al eje largo del cristal, y una dureza de aproximadamente 7 si se prueban en paralelo al eje corto del cristal. ¿Por qué? Estas diferentes direcciones encuentran diferentes entornos de unión en el cristal de cianita. Los enlaces que resisten el rayado paralelo al eje largo del cristal laminar son más débiles que los que se encuentran al rayar a lo ancho del cristal. En otras direcciones se encuentran durezas intermedias.
Otro ejemplo es el diamante. Las personas que tallan diamantes conocen su dureza variable desde hace cientos de años. Saben que paralelamente a las caras del cristal octaédrico, un cristal de diamante es casi imposible de serrar y muy difícil de pulir. El diamante puede romperse en esta dirección por hendidura, y el mejor método para cortarlo en esta dirección es con un láser. La dirección más suave y mejor para serrar o pulir un cristal de diamante es la paralela a sus caras de cristal cúbico. Esta información es un conocimiento crítico para los artesanos que planifican el diseño de un diamante facetado. Entenderla y trabajar con ella ahorra tiempo, ahorra dinero y crea un mejor producto con menos residuos.
La meteorización también puede influir en la dureza de un espécimen mineral. La meteorización cambia la composición de un mineral, y el producto meteorizado suele ser más blando que el material original. Cuando se comprueba la dureza o el rayado u otra propiedad de un mineral, la mejor manera de comprobarlo es sobre una superficie recién rota con el brillo esperado que no haya sido expuesta a la intemperie.
Sobre las pruebas de dureza
La prueba de dureza desarrollada por Friedrich Mohs fue la primera prueba conocida para evaluar la resistencia de un material al rayado. Se trata de una prueba comparativa muy sencilla pero inexacta. Quizás su sencillez le ha permitido convertirse en el ensayo de dureza más utilizado.
Desde que se desarrolló la escala de Mohs en 1812, se han inventado muchas pruebas de dureza diferentes. Entre ellos se encuentran los ensayos de Brinell, Knoop, Rockwell, Shore y Vickers. Cada una de estas pruebas utiliza un diminuto “indentador” que se aplica al material que se está probando con una cantidad de fuerza cuidadosamente medida. A continuación, el tamaño o la profundidad de la indentación y la cantidad de fuerza se utilizan para calcular un valor de dureza.
Dado que cada uno de estos ensayos utiliza un aparato diferente y cálculos distintos, no pueden compararse directamente entre sí. Así que si se hizo la prueba de dureza Knoop, el número se suele informar como “dureza Knoop”. Por esta razón, los resultados de la prueba de dureza Mohs también deben ser reportados como “dureza Mohs”.
¿Por qué hay tantos ensayos de dureza diferentes? El tipo de ensayo utilizado viene determinado por el tamaño, la forma y otras características de las probetas que se ensayan. Aunque estos ensayos son bastante diferentes del ensayo de Mohs, existe cierta correlación entre ellos. [2]
Dureza, dureza y resistencia
Al realizar el ensayo de dureza, recuerde que está probando “la resistencia al rayado”. Durante la prueba, algunos materiales podrían fallar de otras maneras. Podrían romperse, deformarse o desmoronarse en lugar de rayarse. Los materiales duros suelen romperse cuando se someten a tensión. Esto es una falta de dureza. Otros materiales podrían deformarse o desmoronarse cuando se les somete a tensión. Estos materiales carecen de resistencia. Tenga siempre presente que está probando la resistencia a ser rayado. No se deje engañar por otros tipos de fallos en la muestra que se está probando.
Usos de los ensayos de dureza
El ensayo de dureza Mohs se utiliza casi exclusivamente para determinar la dureza relativa de las muestras de minerales. Esto se hace como parte de un procedimiento de identificación de minerales en el campo, en un aula o en un laboratorio cuando se examinan especímenes fácilmente identificables o cuando no se dispone de pruebas más sofisticadas.
En la industria, se realizan otros ensayos de dureza para determinar la idoneidad de un material para un proceso industrial específico o una aplicación de uso final específica. Los ensayos de dureza también se realizan en los procesos de fabricación para confirmar que los tratamientos de endurecimiento, como el recocido, el revenido, la cementación o la cementación en caja, se han realizado de acuerdo con las especificaciones.
Algunas notas sobre la ortografía
La escala de dureza de Mohs lleva el nombre de su inventor, Friedrich Mohs. Esto significa que no es necesario un apóstrofe al escribir el nombre de la prueba. “Moh’s” y “Mohs’ ” son incorrectos.
Google es muy inteligente con estos nombres. Incluso puedes escribir “Escala de dureza de Moe” como consulta y Google sabe que debe devolver resultados para “Escala de dureza de Mohs”. 🙂
