Escalas de dureza

La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, y las deformaciones permanentes entre otras. En el transcurso de la historia, durante el estudio y clasificación de los minerales, hubo un momento en que se hacía pertinente establecer un método que permitiera discernir los diferentes grados de dureza de las rocas y minerales. El primer intento de establecer un procedimiento para tal fin, poco científico, pero en la práctica bastante profesional, se debió a Friedrich Mohs en su libro de 1812 "Versuch einer Elementar-Methode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien";[1][2] es una de varias definiciones de dureza en ciencia de materiales, algunas de las cuales son más cuantitativas.[3] Su sencillez (tanto de memorización como de aplicación), lo ha afianzado en esta posición, ya que puede emplearse en el trabajo de campo de los geólogos.

Kit de dureza de Mohs que contiene una muestra de cada mineral en la escala de dureza de diez puntos: 1. Talco 2. Yeso 3. Calcita 4. Fluorita 5. Apatita 6. Feldespato 7. Cuarzo 8. Topaz 9. Corindón 10. Diamante

El método de comparar la dureza observando qué minerales pueden rayar a otros es de gran antigüedad, habiendo sido mencionado por Teofrasto en su tratado Sobre las piedras, en 300 a. C., seguido por Plinio el Viejo en su Naturalis Historia, en 77 d. C.[4][5][6] La escala de Mohs es útil para la identificación de minerales en el campo, pero no es un predictor preciso de qué tan bien resisten los materiales en un entorno industrial.[7]

Al tratar de establecer comparaciones de dureza con valores absolutos y más precisos, se crearon otros métodos y escalas que, por lo general, adoptaron el nombre de su creador. El presente artículo recoge dichas escalas.

Estructura cristalina del corindón.

Escala de Mohs

La escala de Mohs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de un material dado. Fue propuesta por el geólogo alemán en 1825 y se basa en el principio de que una sustancia cualquiera puede rayar a otras más blandas, sin que suceda lo contrario.

Mohs eligió diez minerales, a los que asignó un determinado número equiparable a su grado de dureza, estableciendo así una escala creciente. Empezó por el talco, que recibió el número 1, y terminó con el diamante, al que asignó el número 10. Cada mineral raya a los que tienen asignado un número inferior a él, y lo rayan aquellos que tienen un número superior al suyo.

Tabla de dureza de Mohs
Dureza Mineral Se raya con / raya a Composición química
1TalcoSe puede rayar fácilmente con la uñaMg3Si4O10(OH)2
2YesoSe puede rayar con la uña con más dificultadCaSO4·2H2O
3CalcitaSe puede rayar con una moneda de cobreCaCO3
4FluoritaSe puede rayar con un cuchillo de aceroCaF2
5ApatitaSe puede rayar difícilmente con un cuchilloCa5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)l
6OrtoclasaSe puede rayar con una lija para el aceroKAlSi3O8
7CuarzoRaya al vidrioSiO2
8TopacioRayado por herramientas de carburo de wolframioAl2SiO4(OH-,F-)2
9CorindónRayado por herramientas de carburo de silicioAl2O3
10DiamanteEl material más duro en esta escala (rayado por otro diamante).C

El 16 de agosto de 2011, investigadores del Carnegie Institute of Technology hallaron un alótropo del carbono, más duro que el diamante, capaz de mantenerse estable en condiciones normales, aunque se obtenía a partir de un material formado por esferas de carbono-60, sometiéndolo a una presión de 320 000 atm.[8]

Escala de Rosiwal

La escala de Rosiwal debe su nombre al geólogo austriaco August Karl Rosiwal. La escala Rosiwal basa su medición en valores absolutos, a diferencia de la escala de Mohs cuyos valores relativos son más apropiados para la investigación de campo (in situ).

Tabla de valores Rosiwal
Valor MOHS Mineral Valor ROSIWAL Composición
química
Dureza 1 10 100 1000 10000 100000 1000000
1Talco####Mg3Si4O10(OH)2
2Yeso########CaSO4·2H2O
3Calcita############CaCO3
4Fluorita############CaF2
5Apatita#############Ca5(PO4)3(OH–,Cl–,F–)
6Ortoclasa##################KAlSi3O8
7Cuarzo######################SiO2
8Topacio########################Al2SiO4(OH–,F–)2
9Corindón############################Al2O3
10Diamante############################################C

Mide en escala absoluta la dureza de los minerales. Se expresa como la resistencia a la abrasión medida en pruebas de laboratorio tomando como base el corindón con un valor de 1000.

Comparación entre las escalas de Mohs y de Knoop.

Escala de Knoop

El test de dureza de Knoop (pronunciado ku-nūp) es una prueba de microdureza, un examen realizado para determinar la dureza mecánica especialmente de materiales muy quebradizos o láminas finas, donde solo se pueden hacer hendiduras pequeñas para realizar el ensayo. La prueba fue desarrollada por Frederick Knoop y sus colegas del National Bureau of Standards (actualmente el NIST) de Estados Unidos en 1939,[9] y fue definido por el estándar de la ASTM D1474.

Véase también

Referencias

Notas
  1. von Groth, Paul Heinrich (1926). Entwicklungsgeschichte der Mineralogischen Wissenschaften [History of the development of the mineralogical sciences] (en alemán). Berlin: Springer. p. 250. «In demselben Jahre (1812) wurde MOHS als Professor am Joanneum angestellt und veröffentliche den ersten Teil seines Werkes "Versuch einer Elementarmethode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien", in welcher die bekannte Härteskala aufgestellt wurde. [En el mismo año (1812) MOHS fue empleado como profesor en el Joanneum y publicó la primera parte de su trabajo "Intento de un método elemental para la determinación y el reconocimiento histórico-natural de fósiles", en el que el bien se estableció una escala de dureza conocida.]»
  2. "Mohs hardness" in Encyclopædia Britannica Online
  3. «Mohs scale of hardness». Mineralogical Society of America. Consultado el 10 February 2021.
  4. Teofrasto. Theophrastus on Stones. Consultado el 10 de diciembre de 2011 – via Farlang.com.
  5. Plinio el Viejo. «Book 37, Chap. 15». Naturalis Historia. «Adamas: Six varieties of it. Two remedies. »
  6. Plinio el Viejo. «Book 37, Chap. 76». Naturalis Historia. «The methods of testing precious stones. »
  7. «Hardness». Materials Mechanical Hardness. Non-Destructive Testing Resource Center. Archivado desde el original el 14 de febrero de 2014.
  8. «Ordering Carbon Clusters» (en inglés). Consultado el 16 de agosto de 2012.
  9. F. Knoop, C.G. Peters and W.B. Emerson, “A Sensitive Pyramidal-Diamond Tool for Indentation Measurements,” Journal of Research of the National Bureau of Standards, V. 23 nº 1, julio de 1939, Research Paper RP1220, Pp. 39–61.

Bibliografía
  • La gran enciclopedia de los minerales, 451 fotos, 520 páginas 20'5 x 29'2 cm. Original: Artia, Praga 1986, versión en castellano: editorial Susaeta S.A. 1989, ISBN 978-84-305-1585-1 (impreso en Checoslovaquia)
  • Precís de minéralogie, De Lapparent, A.: París 1965
  • Minerals and how to study them, Dana, L. y Hurlbut, S.: Nueva York 1949
  • Schöne und seltene Minerale, Hofmann, F. y Karpinski, J.: Leipzig 1980
  • Cordua, William S. «The Hardness of Minerals and Rocks». Lapidary Digest, c. 1990.

Enlaces externos
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