La dureza de un mineral se define como la resistencia que ofrece su superficie a ser rayado, cortado, penetrado o deformado permanentemente. El grado de dureza de un mineral es un dato básico para su identificación y clasificación, además de ser importante para muchas de las aplicaciones que pueda tener el mineral.
Para determinar el grado de dureza se utilizan diversos métodos y escalas. Aunque en la actualidad existen métodos mucho más precisos, la escala de Mohs es una de las más utilizadas en mineralogía, sobre todo en trabajos de campo por su facilidad de aplicación. En aplicaciones industriales, sin embargo, la escala de Mohs es muy poco útil y se utilizan otros métodos cuantitativos de mayor precisión.
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La escala de Mohs
La escala de Mohs fue ideada por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1812 (o 1824, depende de la fuente1). Se trata de una escala cualitativa y relativa que consta de 10 minerales de referencia ordenados del 1 al 10. En el puesto 1 se sitúa el talco, el mineral más blando, y en el 10 está el diamante, el mineral más duro.
La escala de Mohs completa es:
- Talco (Mg3Si4O10(OH)2)
- Yeso (CaSO4·2H2O)
- Calcita (CaCO3)
- Fluorita (CaF2)
- Apatito (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)l)
- Ortosa (KAlSi3O8)
- Cuarzo (SiO2)
- Topacio (Al2SiO4(OH-,F-)2)
- Corindón (Al2O3)
- Diamante (C)
Es importante entender que se trata de una escala de dureza relativa. El grado de dureza que representa la escala de Mohs se basa en la comparación del mineral a identificar con los minerales conocidos de la escala.
Por ejemplo, la fluorita ocupa el puesto 4 e indica que puede ser rayado por el apatatito (puesto 5) y que puede rayar a la calcita (puesto 3). Si tenemos otro mineral que puede rayar a la calcita y que puede ser rayado por el apatito, se le asignaría igualmente una dureza grado 4 en la escala de Mohs.
Es decir, un mineral se clasifica en un nivel de la escala de Mohs atendiendo a que mineral puede rayar y por cual puede ser rayado. También se pueden expresar valores en la escala intermedios. Por ejemplo, si un mineral puede rayar al cuarzo (7) y es rayado por el topacio (8), entonces tendrá una dureza entre 7 y 8, lo que a veces se designa como dureza 7.5 en la escala de Mohs.
Para realizar el test de la escala de Mohs es necesario disponer de los 10 minerales, pero si no se dispone de ellos es habitual que se utilicen otros objetos de los que se conozca su posición en la escala. Por ejemplo:
- uñas: dureza de Mohs aproximadamente igual a 2
- moneda de cobre: 3
- cuchillo: 5
- cristal: 5.5
- lima de acero: 6.5
La dureza puede verse afectada por la dirección en la que se aplica la fuerza, ya que la dureza es una propiedad vectorial. En los minerales no es muy común que aparezca esta variabilidad direccional, pero hay que tenerla en cuenta en algunos casos, por ejemplo en la cianita y en la calcita. También hay que tener precaución al realizar el test en minerales granulosos o exfoliables, ya que pueden romperse y parecer que son rayados por un mineral que en realidad es más blando.
Otras escalas de dureza
Existen varios métodos para determinar la dureza mineral basados en escalas, la escala de Mosh no es la única. La escala de Knoop (pronunciado nūp o nop) y la escala Rosiwal son las otras dos más comunes y, a diferencia de la escala de Mohs, ambas utilizan valores absolutos.
La escala de Rosiwal se basa en ensayos de laboratorio y expresa la resistencia a la abrasión del mineral tomando como referencia el corindón al que se le da una dureza de 1000.
| Mineral | Grado de dureza Mohs | Dureza Rosiwal |
|---|---|---|
| Talco | ||
| Yeso | ||
| Calcita | ||
| Fluorita | ||
| Apatita | ||
| Feldespato | ||
| Cuarzo | ||
| Topacio | ||
| Corindón | ||
| Diamante |
La escala de Knoop determina a microdureza y se utiliza principalmente en láminas delgadas o materiales muy frágiles. El material a probar se somete a presión con un indentador de diamante y se mide la hendidura dejada con ayuda de un microscopio. La dureza de Knoop se calcula entonces dividiendo la carga o fuerza aplicada entre al área de impresión.
Fuera del campo de la mineralogía se realizan tests de dureza para muchos tipos de materiales, con diversos propósitos y con diversos ensayos de laboratorio. Por ejemplo, en ingeniería mecánica se realizan, entre otros, el test Vickers y el test Rockwell, ambos basados en el uso de penetradores de diamante u otros materiales duros, como acero templado, y una escala para medir las hendiduras que provocan.