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La scala di Mohs e la misura della durezza dei minerali

La scala di Mohs è una scala usata per esprimere la durezza dei minerali. Questa scala prende il nome dal suo creatore, il mineralogista tedesco Friedrich Mohs (1773-1839).

La scala di Mohs prende come riferimento 10 minerali e la durezza di ciascun minerale di riferimento viene espressa da 1 a 10. Il primo minerale della serie è il talco, l’ultimo il diamante.

La scala di Mohs fornisce un valore puramente indicativo (la durezza relativa), in quanto la differenza reale di durezza tra due minerali successivi varia anche notevolmente.

Che cosa è la durezza dei minerali

La durezza è una delle principali proprietà fisiche dei minerali, definita come la resistenza di una superficie del materiale alla scalfitura.

Nel settore delle scienze dei materiali, la durezza di un materiale può essere misurata in laboratorio tramite svariati test (tra cui la prova Brinell).

Questi test prevedono l’utilizzo di uno strumento, chiamato penetratore, a forma piramidale o sferica fatto di diamante o carburo di tungsteno, che viene premuto, ad una pressione nota, sulla superficie del materiale in esame.

La durezza si determinata misurando il diametro e/o la profondità del segno impresso dallo strumento.

Queste prove di laboratorio forniscono quella che è nota come durezza assoluta, in cui si pone come riferimento la durezza del corindone pari a 1000. Tuttavia, per ogni minerale, esistono anche valori di durezza relativi. Questi possono essere misurati anche in casa, senza l’ausilio di apparecchiature sofisticate, e si basano sul concetto descritto dalla scala di Mohs.

Le caratteristiche della scala di Mohs

La scala di Mohs fornisce un indice con il quale si indica rapidamente la durezza di un minerale. Questa scala fu introdotta nel 1812 dal minerologo tedesco Friderich Mohs, e a oggi è il metodo più diffuso per distinguere rapidamente i minerali in base alla loro durezza.

Come precedentemente accennato, l’indice introdotto da Mohs non fornisce valori assoluti di durezza quanto piuttosto una misura approssimativa della resistenza offerta da un minerale alla scalfittura a opera di un altro minerale o di un materiale con durezza nota, come un diamante, una moneta o un’unghia.

La scala di Mohs comprende 10 minerali di riferimento, ai quali sono stati attribuiti valori progressivi da 1 a 10 in base alla loro durezza. Il talco è il minerale più morbido, con una durezza pari a 1.

Il diamante, invece, è il minerale naturale più duro al mondo e ha un valore di durezza Mohs pari a 10.

scala di mohs
La scala di Mohs. Fonte: https://www.nps.gov/index.htm

I minerali della scala di Mohs

I minerali della scala di Mohs sono i seguenti:

  1. Talco;
  2. Gesso;
  3. Calcite;
  4. Fluorite;
  5. Apatite;
  6. Ortoclasio;
  7. Quarzo;
  8. Topazio;
  9. Corindone;
  10. Diamante.
scala di Mohs
La scala di Mohs

Talco

Il talco, che viene originato da processi metamorfici, è il minerale più tenero che si conosca.

Il talco è untuoso al tatto e non viene attaccato dagli acidi.
Grandi giacimenti di talco si trovano in Austria, sui Pirenei, in India e in varie località russe, australiane ed americane. In Italia il talco viene estratto in Lombardia, Piemonte e Sardegna.
Il talco trova applicazione nell’industria della carta, come lubrificante secco nell’industria tessile e materiale refrattario dato che è particolarmente resistente agli sbalzi termici.

talco-scala-mohs

Gesso

Il gesso è un minerale sedimentario di origine evaporitica. Può avere origine anche per idratazione dell’anidrite, per sublimazione da fumarole, oppure in seguito all’azione di acque su solfuri metallici. Il gesso è spesso associato allo zolfo, soprattutto nella formazione gessoso-solfifera.
In Italia bei cristalli di gesso si trovano nel Pavese, nell’Appennino bolognese e in Sicilia. Giacimenti di gesso sono stati trovati anche a Volterra (Pisa), dove viene estratto l’alabastro. Si trovano bei cristalli di gesso anche in Messico, USA e Cile.

Un tipo particolare di gesso, la rosa del deserto, si può trovare nei deserti di Marocco, Tunisia, Arizona e in New Messico (USA).
Il gesso viene usato nel campo dell’edilizia. Per la sua bassa durezza viene inoltre utilizzato nella realizzazione di sculture e oggetti ornamentali.

Gypse Toscane.jpg

Calcite

La calcite è un minerale di origine sedimentaria che si forma sia per precipitazione chimica, sia per sedimentazione di resti inorganici di organismi marini con gusci composti da carbonato di calcio. Può avere anche origine metamorfica e molto più raramente origine magmatica.
Giacimenti di calcite si trovano in Inghilterra, Germania, USA e Francia. In Italia sono conosciuti i romboedri del Passo della Porretta (Pistoia), del Serrabus (Cagliari), dei Monti Lessini (Vicenza) e della Val di Fassa (Trento).
La calcite (marmi e calcari) viene usata nell’edilizia, come materiali ornamentali, e nell’industria chimica per la produzione della soda caustica.

calcite-scala-mohs

Fluorite

La fluorite ha origine idrotermale e si forma in filoni, generalmente associata a solfuri di piombo, zinco e argento. In modo più raro ha anche origine pegmatitica.
I migliori cristalli di fluorite provengono dalle miniere inglesi: si tratta di cristalli cubici, verdi o violetti, spesso associati a calcite, barite, quarzo, galena e siderite. In Italia notevoli campioni di fluorite provengono dall’Alto Adige e dalla Sardegna.
La fluorite è il minerale più importante per la produzione di acido fluoridrico ed è fondamentale nell’industria della ceramica.

fluorite-scala-mohs

Apatite

L’apatite è un minerale molto comune come accessorio nelle rocce ignee e metamorfiche, nelle quali cristallizza nelle prime fasi della solidificazione magmatica.
Bei cristalli di apatite si trovano in Birmania, Sri Lanka e Brasile. In Italia sono stati reperiti campioni di apatite in Piemonte e in Alto Adige.
L’apatite ha molto importanza ai fini industriali, infatti si tratta del più diffuso minerale ricco di fosforo e viene usata per la creazione di fertilizzanti.

apatite-scala-mohs

Ortoclasio

L’ortoclasio viene considerato il minerale più comune tra tutti i silicati. Bei cristalli di ortoclasio si trovano nei graniti dell’Isola d’Elba, nelle zone del Lago Maggiore ed in Trentino.
L’industria della porcellana sfrutta abbondantemente l’ortoclasio dato che mescolato con caolino e quarzo forma una massa facilmente fusibile e plasmabile.

scala-mohs-ortoclasio

Quarzo

Si ritiene che circa il 12% della crosta terrestre sia formata da quarzo, solidificatosi direttamente dal magma o formatosi per azione di fluidi a temperature di 150-200°C.

Grandi cristalli sono stati rinvenuti in Madagascar. Inoltre esemplari enormi, pesanti parecchie tonnellate, sono stati trovati in varie località del Brasile.
Il quarzo trova molteplici applicazioni da quella più domestica ( detersivi e perfino dentifrici) fino a quella industriale (vetrerie) e nella tecnologia avanzata ( oscillatori, stabilizzatore di frequenze etc.).

cristallo di quarzo

Topazio

Il topazio è un minerale che si rinviene soprattutto in cavità e filoni delle rocce granitiche.
I giacimenti più ricchi si trovano soprattutto in Brasile. Altri importanti giacimenti si trovano in Pakistan, negli Urali, Messico etc.

cristallo di topazio

Corindone

Il corindone è un minerale presente nelle rocce metamorfiche ma si trova anche in rocce che si sono formate da magmi poveri in silice.
Grandi giacimenti di questo minerale si trovano in rocce antiche degli Urali, Canada, USA e Canada. I corindoni dalla migliore qualità gemmologica vengono estratti in Birmania, Thailandia e Cambogia.
Data la sua notevole durezza il corindone trova ampio impiego come abrasivo. Spesso viene usato per costruire i cuscinetti degli orologi o di altri strumenti di precisione.

Corundum USGOV.jpg

Diamante

Il diamante si forma a centinaia di chilometri di profondità, nel mantello terrestre. I cristalli vengono portati poi in superficie attraverso i condotti vulcanici.
I giacimenti di diamante possono essere primari o secondari. Nel primo caso i diamanti si trovano ancora inglobati nella roccia madre, la Kimberlite; nel secondo caso sono stati separati, per erosione, dalla roccia e trasportati dall’acqua.
I principali giacimenti di diamante sono in Sudafrica e Brasile. Il diamante, oltre che nel settore della gioielleria, viene usato come abrasivo.

scala-mohs-diamante

Come si usa la scala di Mohs

Usare la scala di Mohs, per determinare la durezza di un minerale, è abbastanza facile ed intuitivo. Si testa un minerale vedendo da quali minerali viene scalfito e quali minerali riesce a scalfire.

La durezza di un minerale può essere testata con oggetti di uso quotidiano. Le unghie hanno una durezza tra 2 e 2.5 perciò possono scalfire talco e gesso.

Una moneta di rame ha durezza pari a 3.5, quindi riesce a scalfire anche la calcite.

La lama di un coltellino svizzero ha durezza pari a 5.5. Un chiodo di acciaio ha durezza 6.5 mentre la punta di un trapano, con durezza pari a 8.5, può scalfire quarzo e topazio.

Il diamante, con durezza 10, può essere scalfito solo da un altro diamante.

I gemmologi hanno strumenti con la punta fatta da minerali con durezza nota che usano per saggiare la durezza degli altri minerali.

Approfondimenti

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Antonio Nirta
Antonio Nirta
Geologo classe '86, laureato in Scienze e Tecnologie Geologiche all'Università di Pisa. Oltre a fare divulgazione geologica, svolgo la libera professione di geologo ed insegno Matematica e Scienze. Adoro la scienza, la tecnologia e la fotografia. Lettore appassionato dei romanzi fantasy e dei romanzi storici, ho un debole per la pizza e tifo Juve.

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