Materialen die over elkaar wrijven, veroorzaken krassen – vaak tot onze grote ergernis. Krassen maken en de hardheid van materialen hebben alles met elkaar te maken. Om hardheid wetenschappelijk te definiëren, onderzochten wetenschappers welk materiaal krassen kan maken in een ander materiaal.
De stof die krassen kan maken in alle andere stoffen, wordt beschouwd als de hardste stof op aarde. Het was de mineraloog Friedrich Mohs die zich aan het begin van de 19de eeuw bezighield met dit onderzoek. Niet uit vandalisme, maar voor een zuiver wetenschappelijk doel: het creëren van de schaal van Mohs om mineralen in te delen op basis van hun relatieve hardheid.
Talk, de zachtste stof
Iedereen kent talkpoeder, het zachte poeder dat op de huid wordt aangebracht om irritatie te voorkomen, zoals bij babybilletjes. Talkpoeder wordt gemaakt van het mineraal talk, dat voornamelijk bestaat uit magnesium en silicium.
Talk is het zachtste mineraal op de schaal van Mohs. Je kunt er heel gemakkelijk met een vingernagel krassen in maken. Vanwege deze eigenschap is het een geliefd materiaal voor beeldhouwers die gedetailleerd werk willen leveren zonder zware machines. Talk krijgt op de hardheidsschaal de waarde 1.
Het bouwmateriaal gips
Velen van ons hebben wel eens een gipsverband gedragen na een botbreuk. In de bouwsector is het mineraal onmisbaar voor gipsplaten en stucwerk, en landbouwers gebruiken het zelfs als meststof. Gips bestaat voornamelijk uit gehydrateerd calciumsulfaat.
Het materiaal komt wereldwijd veel voor, met grote voorraden in de Verenigde Staten, India en Brazilië. Zelfs op Mars zijn door ruimtesondes enorme gipsduinen ontdekt. Gips is nog steeds erg zacht en scoort een hardheid van 2 op de schaal van Mohs, wat betekent dat het nog steeds bekrast kan worden door een vingernagel.
Het doorzichtige calciet
Een stapje hoger vinden we calciet, ook wel kalkspaat genoemd. Dit mineraal bestaat uit calciumcarbonaat en is een hoofdbestanddeel van kalksteen en marmer. Het is een van de meest voorkomende mineralen in de aardkorst en vormt vaak prachtige kristallen in grotten.
In zijn zuivere, kristallijne vorm is calciet volledig doorzichtig. Vanwege de dubbele lichtbreking werd transparant calciet vroeger veel gebruikt voor optische instrumenten zoals lenzen. Calciet bezit een hardheid van 3; je kunt er geen krassen in maken met een vingernagel, maar het kan wel gemakkelijk met een koperen munt of een mes gesneden worden.
Fluoriet voor sieraden
Fluoriet staat bekend om zijn prachtige kleurenspel, variërend van paars en groen tot blauw en geel. Deze kleuren ontstaan door kleine onzuiverheden in het kristalrooster. Vanwege de esthetiek wordt fluoriet vaak verwerkt in sieraden en decoratieve objecten.
De zuivere, kleurloze vorm is echter technisch zeer waardevol voor de productie van speciale lenzen voor telescopen en camera’s. Fluoriet heeft een middelmatige hardheid van 4 op de schaal van Mohs. Het is harder dan calciet, maar kan nog steeds relatief eenvoudig met een stalen zakmes bekrast worden.
Apatiet: een misleidend mineraal
De naam apatiet is afgeleid van de Griekse godin Apate, die symbool stond voor misleiding. Dit komt doordat de kristallen van apatiet vaak sterk lijken op die van duurdere edelstenen zoals beryl of olivijn. Chemisch gezien is het echter een fosfaatmineraal.
Apatiet is de belangrijkste bron van fosfor, wat essentieel is voor de productie van kunstmest. Het is ook een mineraal dat in ons eigen lichaam voorkomt: onze tanden bestaan voor een groot deel uit hydroxylapatiet. Op de schaal van Mohs scoort apatiet een 5, wat betekent dat het ongeveer net zo hard is als een glazen plaat.
Orthoklaas, een vorm van veldspaat
Orthoklaas is een belangrijk mineraal uit de veldspaatgroep en een hoofdbestanddeel van graniet. De naam verwijst naar de splijting in rechte hoeken. Dit mineraal bevat silicium en aluminium en wordt veelvuldig toegepast als grondstof voor de productie van glas en hoogwaardig porselein.
Het mineraal komt voor in diverse kleuren zoals roze, wit en grijsgeel. Met een hardheid van 6 op de schaal van Mohs begint het materiaal echt stevig te worden. Een gewoon zakmes krijgt er geen vat meer op; je hebt een flinke stalen vijl nodig om krassen op het oppervlak van orthoklaas aan te brengen.
Kwarts, een van de meest voorkomende mineralen
Kwarts (siliciumdioxide) is een van de meest bekende en wijdverspreide mineralen op aarde. Maar liefst 12% van het volume van de aardkorst bestaat uit dit mineraal. Het is de basis voor glas en de bron van silicium voor de computerindustrie.
Kwarts bezit een hardheid van 7. Dit is een belangrijk kantelpunt op de schaal van Mohs; omdat kwarts veel voorkomt in stof en zand, zullen materialen die zachter zijn dan 7 (zoals de meeste glassoorten of metalen) na verloop van tijd krassen vertonen door blootstelling aan de buitenlucht. Kwarts zelf bekrast staal en koper moeiteloos.
Topaas, een veel gebruikte edelsteen
Op de achtste plaats treffen we de edelsteen topaas aan. Dit mineraal bevat naast silicium ook aluminium en fluor. Topaas vormt vaak grote, zware kristallen in de vorm van prisma’s. Hoewel zuiver topaas kleurloos is, maken de vele kleurvariaties zoals “Imperial Topaz” (oranje-geel) het zeer populair in de juwelierswereld.
Topaas is een zeer hard materiaal dat kwarts kan bekrassen. Het wordt vaak gevonden in stollingsgesteenten zoals graniet. Ondanks de hardheid van 8 is topaas wel gevoelig voor splijting; bij een harde klap kan de steen in rechte vlakken uiteenvallen.
Korund, ook bekend als robijn of saffier
Korund is de kristallijne vorm van aluminiumoxide en staat op de negende plek. In zijn zuivere vorm is het kleurloos, maar we kennen het vooral door de zeldzame varianten: de rode robijn en de blauwe saffier. Beide zijn uiterst kostbare edelstenen.
Wegens de grote hardheid (9 op de schaal van Mohs) wordt korund niet alleen in sieraden gebruikt, maar ook in de industrie als slijpmiddel en voor krasbestendige horlogeglazen. Alleen diamant is in staat om krassen te maken in korund.
Diamant, het hardste natuurlijke mineraal op aarde
Diamant is de onbetwiste koning van de hardheidsschaal en scoort een 10. Het is een transparant kristal dat volledig uit koolstofatomen bestaat die in een extreem sterke structuur aan elkaar zijn verbonden. Geen enkel ander natuurlijk materiaal kan een kras maken in een diamant.
Om diamant te slijpen of te bewerken, moet men daarom gereedschap gebruiken dat zelf diamant bevat. Naast juwelen wordt diamant massaal gebruikt in boorkoppen voor olie- en gaswinning en voor precisiemachines in de industrie. Hoewel lonsdaliet of wurtzite-boornitride in theorie harder kunnen zijn, ontstaan deze stoffen alleen in uiterst extreme omstandigheden (zoals bij meteorietinslagen) of in laboratoria.
Meer lijstjes over materialen, metalen en mineralen
- 10 Dodelijkste mineralen
- 10 Zeldzaamste edelstenen op aarde
- 10 minst voorkomende scheikundige elementen
- 10 Materialen met de hoogste dichtheid
- 10 Hardste mineralen op aarde
- 10 Sterkste metalen die van nature op aarde voorkomen
- 10 Meest voorkomende elementen in het menselijk lichaam
- Dodelijkste Giffen
1 reactie
lol