سختی (Hardness) به عنوان قابلیت ماده به مقاومت در برابر تغییر شکل دائم یا نفوذ یک نفوذکننده (indenter) به سطح آن تعریف می‌شود. سختی، میزان مقاومت سطح ماده در برابر تغییر شکل دائم یا پلاستیک (غیر الاستیک) است. از آنجایی که در هنگام تست میزان سختی ماده، نفوذکننده به سطح فشار داده می‌شود، سختی را می‌توان به عنوان میزان مقاومت ماده در برابر نیروی فشاری نیز تعریف کرد. هر چه سختی یک ماده بیشتر باشد دیرتر خراش برمی‌دارد.الماس از سخت‌ترین مواد طبیعی شناخته شده می‌باشد.

نباید سختی (Hardness)،سفتی (Stiffness) و استحکام (Strength) با یکدیگر اشتباه گرفته شده و به جای یکدیگر استفاده گردند. سفتی معیاری برای تعیین تمایل یک ماده به برگشت به شکل اول پس از تغییر شکل توسط یک نیرو می‌باشد. استحکام تعیین می‌کند که یک ماده چقدر می‌تواند تنش را قبل از تغییر شکل دائم یا شکست تحمل کند.

معیارها و آزمون‌های مختلفی برای سختی مواد وجود دارد اما تمام آن‌ها از مقاومت ماده در برابر یک فرورونده یا خراشنده با اعمال نیروی مشخص بر ابزاری با شعاع یا قطر مشخص سختی ماده را ارزیابی می‌کنند. سختی میزان مقاومت یک جسم در برابر یک جسم نوک تیز (خراشیدگی) است.

این قابلیت را می‌توان در مواد با روش‌های مختلف تغییر داد. برای مثال کاهش اندازه در مواد، باعث افزایش سختی آن‌ها می‌شود. افزودن کربن به آهن نیز(فولاد) سختی آلیاژ را افزایش می‌دهد.

برای شناسایی مواد معدنی چندین راه وجود دارد که تعدادی از آن را در این شبیه ساز برای شما آماده کردیم:

1) درخشش:

درخشش روشی را که یک کانی نور را منعکس می کند، توصیف می کند. اندازه گیری آن اولین گام در شناسایی مواد معدنی است. همیشه درخشندگی را روی سطح تازه بررسی کنید. ممکن است لازم باشد قسمت کوچکی را جدا کنید تا یک نمونه تمیز در معرض دید قرار گیرد. درخشش از فلز (بسیار بازتابنده و مات) تا مات (غیر بازتابنده و مات) متغیر است.

2) سختی:

سختی در مقیاس 10 نقطه ای موس اندازه گیری می شود که در اصل یک آزمایش خراش است. یک کانی ناشناخته را بردارید و آن را با یک جسم با سختی مشخص (مانند ناخن انگشت یا ماده معدنی مانند کوارتز) خراش دهید. از طریق آزمایش و مشاهده، می توانید سختی کانی خود را تعیین کنید، که یک فاکتور اصلی شناسایی است. به عنوان مثال، تالک پودری دارای سختی Mohs 1 است. می توانید آن را بین انگشتان خود خرد کنید. از سوی دیگر، یک الماس دارای سختی 10 است. این سخت ترین ماده شناخته شده است.

3) رنگ:

رنگ در شناسایی مواد معدنی مهم است. برای بررسی آن به یک سطح معدنی تازه و منبع نور قوی و شفاف نیاز دارید. اگر نور ماوراء بنفش دارید، بررسی کنید که آیا ماده معدنی رنگ فلورسنت دارد یا خیر. اگر جلوه های نوری خاص دیگری مانند رنگین کمانی یا تغییر رنگ را نشان می دهد، توجه داشته باشید .

رنگ یک شاخص نسبتاً قابل اعتماد در کانی های مات و فلزی مانند آبی کانی کدر لازوریت یا زرد برنجی پیریت معدنی فلزی است. با این حال، در کانی های شفاف یا شفاف، رنگ به عنوان یک شناسه کمتر قابل اعتماد است زیرا معمولاً نتیجه یک ناخالصی شیمیایی است. کوارتز خالص شفاف یا سفید است، اما کوارتز می تواند رنگ های بسیار دیگری نیز داشته باشد.

سعی کنید در شناسایی خود دقیق باشید. سایه کم رنگ است یا عمیق؟ آیا به رنگ یک شی معمولی دیگر مانند آجر یا زغال اخته شباهت دارد؟ یکدست است یا خالدار؟ آیا یک رنگ خالص یا طیفی از سایه ها وجود دارد؟

4) خط و رگه:

Streak رنگ یک ماده معدنی ریز خرد شده را توصیف می کند. بیشتر مواد معدنی بدون توجه به رنگ کلی آنها، رگه سفیدی از خود به جای می گذارند. اما چند ماده معدنی رگه مشخصی از خود به جا می گذارند که می توان از آنها برای شناسایی آنها استفاده کرد. برای شناسایی مواد معدنی خود، به یک صفحه خطی یا چیزی شبیه به آن نیاز دارید. یک کاشی آشپزخانه شکسته یا حتی یک پیاده رو مفید می تواند این کار را انجام دهد.

مواد معدنی خود را با یک حرکت خط خطی روی صفحه خط بکشید، سپس به نتایج نگاه کنید. به عنوان مثال، هماتیت یک رگه قرمز قهوه ای باقی می گذارد . به خاطر داشته باشید که اکثر صفحات رگه‌ای حرفه‌ای دارای سختی Mohs در حدود 7 هستند. مواد معدنی که سخت‌تر هستند، محل را خراش می‌دهند و رگه‌ای باقی نمی‌گذارند.

5) عادت معدنی:

عادت یک کانی (شکل کلی آن) می تواند به ویژه برای شناسایی برخی مواد معدنی مفید باشد. بیش از 20 اصطلاح مختلف برای توصیف عادت وجود دارد . یک کانی با لایه‌های قابل مشاهده، مانند رودوکروزیت، عادت نواری دارد. آمتیست عادت سختی دارد، جایی که پرتابه های دندانه دار داخل سنگ را می پوشانند. مشاهده دقیق و شاید یک ذره بین تمام چیزی است که برای این مرحله در فرآیند شناسایی مواد معدنی نیاز دارید.

6) شکاف و شکستگی:

Cleavage نحوه شکستن یک ماده معدنی را توصیف می کند. بسیاری از مواد معدنی در امتداد سطوح مسطح یا شکاف شکسته می شوند. برخی فقط در یک جهت (مانند میکا)، برخی دیگر در دو جهت (مانند فلدسپات ) و برخی در سه جهت (مانند کلسیت) یا بیشتر (مثل فلوریت) میشکنند. برخی از مواد معدنی مانند کوارتز فاقد شکاف هستند. برش یک خاصیت عمیق است که از ساختار مولکولی یک کانی حاصل می شود و شکاف حتی زمانی که کانی بلورهای خوبی را تشکیل نمی دهد وجود دارد. شکاف را می توان به عنوان کامل، خوب یا ضعیف نیز توصیف کرد. شکستگی شکستگی است که مسطح نیست و دو نوع است: مخروطی (پوسته ای شکل، مانند کوارتز) و ناهموار. کانی های فلزی ممکن است دارای یک شکستگی هکری ( دندانه دار ) باشند. یک کانی ممکن است در یک یا دو جهت شکاف خوبی داشته باشد اما در جهت دیگری شکسته شود. برای تعیین شکاف و شکستگی، به یک چکش سنگی و یک مکان امن برای استفاده از آن روی مواد معدنی نیاز دارید. ذره بین نیز مفید است ، اما لازم نیست. مواد معدنی را با دقت بشکنید و اشکال و زوایای قطعات را مشاهده کنید. ممکن است به صورت ورقه (یک شکاف)، تراشه یا منشور (دو برش)، مکعب یا لوزی (سه برش) یا چیز دیگری بشکند.

7) مغناطیس:

مغناطیس یک کانی می تواند یکی دیگر از مشخصه های شناسایی در برخی موارد باشد. به عنوان مثال، مگنتیت دارای کشش قوی است که حتی آهنرباهای ضعیف را نیز جذب می کند. اما سایر کانی ها فقط جاذبه ضعیفی دارند، به ویژه کرومیت (یک اکسید سیاه) و پیروتیت (یک سولفید برنز.) شما می خواهید از یک آهنربای قوی استفاده کنید. راه دیگر برای آزمایش مغناطیس این است که ببینید آیا نمونه شما یک سوزن قطب نما را جذب می کند یا خیر!

8) سایر خواص معدنی:

از طعم می توان برای شناسایی کانی های تبخیری (مواد معدنی تشکیل شده در اثر تبخیر) مانند هالیت یا سنگ نمک استفاده کرد زیرا طعم های متمایزی دارند. به عنوان مثال، بوراکس طعم شیرین و کمی قلیایی دارد. با این حال مراقب باشید. برخی از مواد معدنی در صورت مصرف به مقدار کافی می توانند شما را بیمار کنند. به آرامی نوک زبان خود را به صورت تازه ای از ماده معدنی لمس کنید، سپس آن را تف کنید.

Fizz به واکنش جوشان برخی مواد معدنی کربناته در حضور اسیدی مانند سرکه اشاره دارد. به عنوان مثال، دولومیت، که در سنگ مرمر یافت می شود، اگر در یک حمام کوچک اسید ریخته شود، به طور فعال گاز می گیرد.

Heft توصیف می کند که یک ماده معدنی چقدر سنگین یا متراکم در دست احساس می شود. بیشتر مواد معدنی تقریباً سه برابر آب چگالی دارند. یعنی وزن مخصوص آنها حدود 3 است. یک ماده معدنی را یادداشت کنید که نسبت به اندازه خود به طور قابل توجهی سبک یا سنگین است. سولفیدهایی مانند گالن ( سرب معدنی ) که هفت برابر چگالی آب است، وزن قابل توجهی خواهند داشت.

نحوه کار با شبیه ساز

با انتخاب ویژگی های مختلف مثل ویژگی ظاهری و سختی و تراکم و واکنش اسیدی و همچنین وجود خط و رگه آزمایش مربوط را انجام داده و در نهایت پس از شناسایی نمونه ها اسم هر نمونه را برای ما کامنت کنید!

مثلا: نمونهo = الماس و....

نمونه سوال:

1- اکثر مواد مورد استفاده ما که در طبیعت یافت نمی شوند را چگونه تهیه می کنیم؟ مثال بزنید.

2- انواع فولادها را چگونه می توان تهیه کرد؟ مثال بزنید.

3- چگالی طلا، فولاد و آلومینیم را مقایسه کنید.

4- تفاوت سختی و استحکام را تعریف کنید و چند مثال بزنید.