Độ cứng đá quý Mohs

Một số cách đo định lượng độ cứng được tạo ra, nhưng phương pháp scratch hardness (vết trầy xước) được sử dụng trong một thời gian dài bởi các nhà khoáng vật học và cũng đáp ứng tốt cho các nhà ngọc học. Theo phương phát này thì cạnh bén của một khoáng vật đã biết độ cứng mà làm trầy xước bề mặt phẳng của một khoáng vật khác thì nó cứng hơn. Vào năm 1824, nhà khoáng vật học Mohs (Australia) đã chọn 10 khoáng vật tương đối phổ biến và sắp xếp chúng theo thứ tự độ cứng tăng dần từ 1 tới 10 như sau:

 

 

Mỗi khoáng vật có thể rạch trầy khoáng vật có số thứ tự thấp hơn trên thang độ cứng nhưng không thể rạch trầy khoáng vật có số thứ tự lớn hơn. Ví dụ: kim cương rạch trầy dễ dàng corundum, corundum rạch trầy topaz và topaz rạch trầy thạch anh. Hai khoáng vật có độ cứng giống nhau có thể rạch trầy nhau.

 

Ngoài những khoáng vật nằm trong thang độ cứng, độ cứng còn thường được xác định bằng các vật liệu sau: độ cứng của đồng tiền bằng đồng khoảng 3, mũi dao bằng thép có độ cứng lớn hơn 5 một chút, thủy tinh cửa sổ là 5.5 và cây giũa bằng thép là 7. Trong thực hành, chúng ta có thể ước lượng độ cứng của một viên đá nhỏ hơn 7 bằng cách rạch viên đá với mũi nhọn của cây giũa xem nó bị trầy dễ dàng hay khó khăn. Ví dụ: thủy tinh (H 5.5) bị rạch trầy tương đối dễ dàng, trong khi đó cần một lực mạnh để tạo ra một vết trầy mỏng trên idocrase (H 6.5).

 

Sử dụng những vật liệu thô, một vết trầy có thể không thấy bằng mắt thường trên bất kì bề mặt nhẵn nào. Quan sát dưới kính hiển vi có độ phóng đại thấp hoặc kính lúp cho phép thấy một vết trầy nhỏ chỉ dài khoảng một milimet. Sau khi một vết trầy được tạo ra, bề mặt nên được lau sạch và kiểm tra lại dưới độ phóng đại để xác định vết trầy có thật sự được tạo ra hay không. Một vệt bụi nhỏ của khoáng vật kiểm tra mềm hơn viên đá được kiểm tra có thể giống với vết trầy.

 

Liên kết trong một tinh thể có thể thay đổi từ một mặt nguyên tử sang một mặt khác; do đó độ cứng phụ thuộc vào cường độ liên kết nên cũng có thể thay đổi theo hướng tinh thể học. Một tinh thể có thể thể hiện sự thay đổi mức độ độ cứng phụ thuộc vào hướng mà nó bị rạch. Tuy nhiên, trong hầu hết đá quý sự khác nhau này chỉ thay đổi chút ít, ngoại trừ kyanite, một hướng có H = 5, hướng vuông góc với nó H = 7. Sự thay đổi độ cứng trong kim cương cũng được nhận ra bởi những thợ mài kim cương. Mặt song song với mặt lập phương có thể đánh bóng tương đối dễ dàng, nhưng mài và đánh bóng mặt song song với một mặt bát diện thì khó hơn rất nhiều.

 

Mặc dù thang độ cứng Mohs thì hữu dụng trong việc xác định độ cứng của đá quý, nhưng nó không tuyến tính, nghĩa là khoảng độ cứng giữa hai cặp khoáng vật gần nhau thì không đều nhau. Độ cứng của những khoáng vật trong thang độ cứng Mohs được đo định lượng cho ra một thang độ cứng tuyệt đối hình 5.4. Những vị trí của các khoáng vật trong thang độ cứng Mohs thì được giữ như cũ nhưng corundum có độ cứng lớn hơn thạch anh 4 lần và thấp hơn kim cương 4 lần.

 

Bởi vì kiểm tra độ cứng có khả năng phá hủy mẫu, nên tránh sử dụng nó trong kiểm định đá quý đã chế tác. Nó có thể được sử dụng khi cần thiết trên những viên đá trong mờ tới đục mài cabochon hoặc trên tượng điêu khắc. Trong trường hợp trên kiểm tra nên được thực hiện trên những vị trí khó thấy như là đế. Kiểm tra độ cứng không nên thực hiện trên những đá quý trong suốt đã mài giác.

 

 

Tuy nhiên, đôi khi độ cứng có thể được ước lượng một cách không chính xác bằng cách quan sát những cạnh giác trên bề mặt viên đá. Thạch anh, có độ cứng 7, là thành phần chủ yếu của bụi trong không khí. Do đó khi lau bụi trên một viên đá có độ cứng thấp hơn thạch anh (hoặc thậm chí nó tiếp xúc với không khí trong một thời gian dài) cũng có thể tạo ra những vết trầy nhỏ. Vì vậy những khoáng vật đá quý mềm hơn thạch anh thường có những vết trầy trên bề mặt.