Dal talco al diamante: la scala di Mohs e la misura della durezza dei minerali

Saprete sicuramente che il diamante è il minerale naturale più duro sulla Terra. Ma sapevate che il talco è il più morbido? Questi due minerali si trovano agli estremi della scala di Mohs, un sistema usato per classificare la durezza dei minerali. La scala prende il nome dal minerologo tedesco Friderich Mohs e attribuisce un valore di durezza crescente dei materiali da 1 a 10; tali valori sono ottenuti empiricamente sulla base di quali altri minerali possono scalfire o essere scalfiti da altri minerali o da materiali noti. Il talco presenta una durezza 1 secondo Mohs e il diamante 10.

Che cos'è la durezza di un minerale

La durezza è una delle proprietà principali dei minerali, definita come la resistenza di una superficie del materiale alla scalfittura, cioè a un'incisione. Nell’ambito della geotecnica e delle scienze dei materiali, la durezza di un materiale può essere misurata in laboratorio tramite svariati test, tra cui le prove Vickers, Knoop, Brinell o Rockwell. Questi test prevedono l’utilizzo di un penetratore, tipicamente un solido piramidale o sferico realizzato in diamante o carburo di tungsteno, che viene premuto, con una pressione nota, contro la superficie del materiale in esame. La durezza è quindi determinata misurando il diametro e/o la profondità dell'impronta lasciata dal penetratore.

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.

Caratteristiche della scala di Mohs

La scala di Mohs è un indice utilizzato per stimare rapidamente la durezza di un minerale. La 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.

I minerali di riferimento inclusi nella scala di Mohs sono elencati, in ordine crescente di durezza da 1 a 10, nella tabella sovrastante. Questi minerali sono: talco, gesso, calcite, fluorite, apatite, ortoclasio, quarzo, topazio, corindone e diamante.

Il principio fondamentale della scala di Mohs è che ciascun minerale al suo interno è in grado di scalfire quelli che lo precedono, quindi con un valore di durezza inferiore, e viene scalfito da quelli che lo seguono, i quali avranno valori di durezza più alti. Di conseguenza, il talco, che si trova alla base della scala con una durezza Mohs di 1, viene scalfito da tutti gli altri minerali ma non ne scalfisce nessuno. La fluorite, che ha una durezza Mohs pari a 4, può scalfire talco, gesso e calcite, ma viene scalfita da apatite, ortoclasio, quarzo, topazio, corindone e diamante. Il diamante, con il valore di durezza massimo di 10, scalfisce tutti i minerali che lo precedono nella scala ma non viene scalfito da nessuno di essi.

Test della durezza Mohs

Determinare la durezza Mohs di un minerale è un processo relarivamente semplice. Si tratta infatti di testare quale dei minerali di riferimento riesce a scalfire quello in esame e da quale viene scalfito. I professionisti, come i gemmologi, utilizzano appositi strumenti con punte costituite da materiali con durezza Mohs nota.

Non tutti disponiamo di utensili con punte diamantate in casa, tuttavia la durezza di un minerale può essere testata anche utilizzando alcuni oggetti di uso comune. Per esempio, le unghie hanno una durezza variabile tra 2 e 2,5 e quindi possono scalfire talco e gesso. Una moneta di rame può scalfire anche la calcite, il quanto la sua durezza raggiunge valori di 3,5. Oggetti come un coltellino svizzero o il vetro hanno una durezza tra 4,5 e 5,5. Un chiodo in acciaio ha una durezza solitamente compresa tra 6 e 7, mentre una punta da trapano, con una durezza superiore a 8, può scalfire il quarzo e il corindone. Il diamante, con la massima durezza Mohs, può essere scalfito solo da un altro diamante.

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