Tvrdost kamene je odolnost, kterou jeho povrch nabízí, když se jej pokusíte poškrábat jiným kamenem nebo jiným předmětem; tvrdost je mírou soudržnosti atomové struktury látky. Každý majitel diamantového prstenu ví, že diamant snadno poškrábe okenní sklo. Zkusíme-li jiné drahé kameny, zjistíme, že poškrábou i sklo, ale ne tak snadno, a pokud budeme v tomto experimentu pokračovat, zjistíme, že topaz poškrábe okenní sklo, ale na samotném topazu je poškrábán korundem, který zase ustupuje všemocnému diamantu. V důsledku toho existují značné rozdíly ve schopnosti drahých kamenů odolávat opotřebení a otěru, tj. kameny, jak se obvykle říká, se liší tvrdostí.
Pro zjednodušení způsobu vyjádření této vlastnosti vyvinul mineralog Friedrich Mohs na počátku minulého století následující konvenční stupnici, která je dodnes široce používána.
Mohsova stupnice
| Tvrdost | Název minerálu |
| 1. | Mastek |
| 2. | Sádra |
| 3. | kalcit |
| 4. | Fluorit |
| 5. | Apatit |
| 6. | Živec |
| 7. | Quartz |
| 8. | Topaz |
| 9. | Corundum |
| 10. | Diamond |
Pro praktické účely je užitečné si uvědomit, že nehet poškrábe omítku a měkčí látky a že běžné okenní sklo je o něco měkčí než živec, zatímco čepel ocelového nože je o něco tvrdší než živec, blíží se tvrdosti křemene, a poškrábe sklo. snadno. Vzhledem k tomu, že různé druhy drahých kamenů jsou přinejmenším stejně tvrdé jako křemen, lze je snadno odlišit od podobně vypadajících předmětů z měkkého skla pomocí pilníku; Před zavedením refraktometru to byl prakticky jediný způsob, jak v klenotnictví kontrolovat fasetované kameny.
Když říkáme, že kámen má tvrdost 7, myslíme tím, že křemen nepoškrábe a křemen ho nepoškrábe. Číslo na stupnici tvrdosti pouze udává pořadí rozdělení tvrdosti, ale nemá žádný kvantitativní význam. To je důležité vzít v úvahu, protože zde často dochází k chybě. Nelze například předpokládat, že diamant (10) je dvakrát tvrdší než apatit (5) nebo že tvrdost topazu a spinelu (8) je 80 % tvrdosti diamantu. Ve skutečnosti je interval mezi diamantem a korundem mnohem větší než mezi korundem a mastkem, nejměkčím z minerálů. Střední stupně tvrdosti jsou vyjádřeny jako zlomky. Číslo 8 1/2, odkazující na chrysoberyl, tedy znamená, že škrábe topaz téměř stejným způsobem, jako se škrábe korundem. Pyropský granát je o něco tvrdší než křemen (7) a o něco měkčí než beryl (7 1/2), proto je jeho tvrdost označována jako 7 1/4.
Vzhledem ke zvláštnostem pravidelné atomové struktury charakteristické pro všechny krystalické látky může být tvrdost stejného kamene v různých směrech různá. Kyanit vyniká mezi ostatními minerály velkým rozdílem tvrdosti v různých směrech: jeho tvrdost se pohybuje od 5 do 7 a v některých směrech lze vzorek poškrábat nožem, ale v jiných ne. U většiny látek je však tento interval tak malý, že rozdíl nelze detekovat běžnými metodami.
Klenotníci zjistili, že vzorky stejných minerálů získané z různých míst se od sebe liší složitostí procesu řezání a leštění. O diamantech z Kalimantanu a Nového Jižního Walesu se tedy říká, že jsou výrazně tvrdší než diamanty z Jižní Afriky a jiných míst a že při jejich řezání vznikají určité potíže. Bylo také zjištěno, že cejlonské safíry jsou tvrdší než rubíny, zatímco kašmírské safíry jsou měkčí. Ačkoli se tvrdost, stejně jako jiné fyzikální vlastnosti, může lišit krystal od krystalu dokonce i stejného minerálního druhu (kvůli změnám v chemickém složení v důsledku izomorfní substituce jednoho prvku za jiný), nevysvětluje to rozdíly objevené klenotníky. Zde je superponována další vlastnost, kterou lze nazvat pevností nebo houževnatostí. Vzniká v důsledku dvojčatění, které má někdy polysyntetický charakter, a v důsledku dalších diskontinuit ve vnitřní struktuře. Dvojití v diamantu, které je často obtížné rozpoznat, může způsobit různé množství práce, kterou je třeba provést při řezání různých kamenů. Stejné vysvětlení platí pro případ rubínu a safíru.
Byly zkoušeny různé metody měření tvrdosti minerálů na základě odolnosti kamenů vůči poškrábání, otěru, vrtání, proražení a povrchové deformaci. Hlavním rysem těchto pokusů je velmi špatná shoda mezi výsledky. Zřejmým závěrem je, že výsledky různých metod nejsou srovnatelné a že koheze v minerálech je extrémně komplexní vlastnost.
Ačkoli určení tvrdosti je při identifikaci drahokamu málo užitečné, tato vlastnost je sama o sobě pro kámen ve šperkařství velmi důležitá, protože na tvrdosti závisí trvanlivost jeho lesku a lesku. Obyčejný prach jsou převážně drobné částečky křemene, takže tvrdost drahokamu by měla být minimálně 7. Skleněné pasty mají tvrdost jen lehce nad 5, a proto se zpravidla ukázalo, že jejich leštění vydrží jen několik týdnů stálého opotřebení, nemluvě o destruktivním působení škodlivých nečistot ve vzduchu na jejich povrchu.
Zkouška tvrdosti je docela vhodná pro rozlišení křemene a tvrdších drahých kamenů od jejich napodobenin skla, protože ty jsou snadno přístupné působení pilníku. Tento test je zvláště užitečný v případě diamantu, protože je mnohem tvrdší než jakýkoli jiný drahý kámen a zanechává na skle mnohem hlubší škrábance, než jaké lze provést s rubínem nebo safírem.
Zkoušku tvrdosti nelze doporučit pro obecné použití, protože je zde zřejmé riziko poškození kamene. Pokud je kámen umístěn do osazení, je vhodné jej odtamtud vyjmout a vyzkoušet na okraji kamene, protože poškrábané místo lze pak zcela zakrýt opětovným vložením kamene do osazení. Všechny skvrny by se měly otřít, aby se zajistilo, že nejsou způsobeny abrazivním práškem, protože často dochází k záměně, když mají dvě látky přibližně stejnou tvrdost. Pokud je z toho či onoho důvodu nutné určit tvrdost broušeného kamene, je lepší pokusit se rohem tohoto kamene poškrábat nějakou desku, než poškrábat kámen hrotem, protože v prvním případě hrozí nebezpečí poškození kamene je méně pravděpodobné. Pro usnadnění zkoušení minerálů na tvrdost se používají tzv. standardní hroty, do kterých se do malých držáků vkládají kusy materiálu o známé tvrdosti; z již naznačených důvodů je krajně nežádoucí je používat pro fasetované kameny, a pokud je to nevyhnutelné, pak je třeba dbát největší opatrnosti.
Dobrý den, omlouvám se za kvalitu fotografie (prosím, řekněte mi, co to je, předem moc děkuji.
Ametysty, 10.02.2016
Alexey. Tohle je rubín. Ale s největší pravděpodobností umělý rubín (99% jistota). Snažte se zespodu poškrábat sklo, nejtvrdší, tvrzené autosklo, nebo křišťál, abyste výrobek nezničili – měl by se snadno poškrábat. Ale rubín nemůže poškrábat ploché sklo drahých hodinek, kde je safír také bezbarvý. Ostrý roh broušeného kamene se sám rozpadne. Hodně štěstí a opatrnosti.
Alex, 10.02.2016
Moc děkuji za tak rychlou odpověď! Sklíčko škrábe, nechci to zkoušet na hodinkách, bojím se poškrábání safírového sklíčka.
Ametysty, 10.02.2016
Pokud je sklíčko na vašich hodinkách ploché a po roce nošení na nich nejsou žádné škrábance, pak je to safír. Takové „sklo“ lze poškrábat pouze šedozeleným brusným papírem nebo ostřícím nástrojem (jedná se o SiC karborundum nebo moissonit). No a diamant, samozřejmě. Je velmi obtížné, téměř nemožné, poškrábat safír jiným safírem. Ale nezkoušejte to. Opatruj se.
Alex, 10.02.2016
Děkuji za odpověď, sklíčko je ploché safírové 100%, už jsem ho někde poškrábal (na horní straně skla je škrábanec). Hodinky stojí více než 100 (ale i tak si zájem vybral svou daň). Až se tam dostanu, zkusím napsat, co se stalo.
Alex, 10.02.2016
Ano, safírové sklo se opravdu nepoškrábe ani nedrolí, je tedy syntetické?
Ametysty, 10.02.2016
Ne, Alexeji, tato zkušenost spolu s poškrábáním skla jen potvrzuje, že se jedná o safír/rubínový monokrystal s chemickým vzorcem Al2O3. Kde se ale tento safír vyráběl – v přírodě z vodného roztoku po statisíce let pod obrovským tlakem, nebo v továrně z taveniny při vysoké teplotě po dobu 2-4 hodin – to se neví. Je třeba provést další výzkum. Někdy jednoduché – stačí se podívat přes lupu, někdy velmi složité. Ale opět s těmi červenými je vše víceméně jasné – 99% syntetické. Ale jedna, nejdražší procento zůstává.
Alex, 10.02.2016
Alex, 17.02.2016
Milý Ametyste, je tato fluorescence u Ruby normální? Omlouvám se za kvalitu fotky.
Ametysty, 17.02.2016
Alexey, levá fotografie, která ukazuje, že červené světlo pochází přímo z krystalu, je velmi slušné. A to, že není zaostřeno, to dokazuje, že autofokus nefungoval – nemohl se přizpůsobit vzdálenosti objektu, protože objekt vyzařuje přes celou hloubku svého objemu, takže autofokus nerozumí požadovanému ohnisková vzdálenost. Toto je umělý rubín, nebo méně pravděpodobně umělý spinel. Oba tyto červené krystaly fluoreskují červeným světlem. V žádném případě to není sklo. Takže jste nemohli upravit ostrost „zaostření“. Ani v automatickém režimu, ani manuálně. Velmi zajímavá otázka.
Alex, 17.02.2016
Moc děkuji za tak rychlou reakci, jak jsem z našeho rozhovoru pochopil, vše co fluoreskuje je umělé?
Ametysty, 17.02.2016
Ne, to je špatně. Rubíny, červený spinel, fluorit, 90 % diamantů a mnoho dalších kamenů vykazují fluorescenční efekt, bez ohledu na to, zda se jedná o přírodní kámen či nikoliv. K fluorescenci dochází, když je energie UV záření dostatečná k tomu, aby „vyhodila“ téměř volný elektron přechodného kovu (v případě rubínu a spinelu je to atom chrómu) o jednu slupku výše. Vybuzený elektron pak „padá“ dolů do elektronového obalu s nižší energií a přitom vyzařuje záření. V chromu v mnoha krystalech energie tohoto přechodu odpovídá červené barvě viditelného rozsahu světla. Ve škole k tomu došlo v 9. třídě běžné desetileté školy. Fluorescence tedy závisí pouze na chemickém složení krystalu (například Al2O3 – korund = oxid hlinitý, nebo CaF2 – fluorit = fluorid vápenatý atd.) a na konkrétních atomech – chromoforech (chrom, a všechny přechodné kovy a kovy vzácných zemin) . Fluorescence UMOŽŇUJE odlišit jeden typ chemického složení kamene od jiného, ale pouze ve vzácných případech.
Alex, 17.02.2016
Děkuji, vysvětlil jsi to jasně. S pozdravem A.E.
