В романе Александра Дюма "Двадцать лет спустя" есть такой эпизод: д'Артаньян и Портос, расставаясь с Атосом и Арамисом после неудачной экспедиции в Англию, договариваются между собой о том, как они будут сообщать друг другу о своих дальнейших передвижениях. "В каждой гостинице, в каждом доме, где мы будем останавливаться, - говорит д'Артаньян,мы будем писать ножом на стене или алмазом на стекле какие-нибудь знаки, которыми смогут руководиться в своих поисках те, кто останется на свободе". Эта фраза свидетельствует: д'Артаньян, как и многие люди до него, знал, что алмаз - самое твердое вещество на земле, и им можно "писать" на любом другом материале.
Твердость - это степень сопротивления вещества какому-либо механическому воздействию на него, обычно царапанью или вдавливанию. Первую шкалу для определения относительной твердости минералов предложил немецкий ученый Ф. Моос в 1811 г. Он приписал самому мягкому веществу - тальку - твердость, равную единице, а алмазу - 10. Промежуточные значения твердости заняли: гипс (2), кальцит(3), флюорит (4), апатит (5), ортоклаз (6), кварц (7), топаз (8), корунд (9). Моос расположил эти эталоны твердости так, что каждый последующий царапает все предыдущие.
Твердость по шкале Мооса определяется следующим образом. Если, скажем, гипс не оставляет царапины на исследуемом образце, а кальцит оставляет, то твердость испытуемого минерала считается равной 2,5.
Для технических целей существуют более точные методы определения твердости материалов (Бринелля, Виккерса, Роквелла и др.), основанные на вдавливании в исследуемый образец разного типа наконечников (инденторов). Они могут представлять собой стальной шарик, алмазный конус, пирамиду и т. п. Твердость в этом случае определяется или как отношение нагрузки к площади отпечатка, выраженное в кгс/мм2 или Н/м2, или как величина, обратно пропорциональная глубине вдавливания при некоторой фиксированной нагрузке. Например, твердость золота по Бринеллю равна 180 МН, или 18 кгс/мм2.
Приборы для измерения твердости называются твердомерами. Они имеют шкалы, которые сразу показывают значение твердости. Приблизительно твердость можно определить подручными средствами. Для этого надо помнить, что у мягкого карандаша она равна 1, ногтя - 2-2,5, медной монеты - 3, железного гвоздя - 4-4,5, острия стального перочинного ножа или осколка оконного стекла - 5-6, стального напильника - 5,5-7.
На цветном рисунке показаны относительные твердости различных веществ по минералогической шкале Мооса. Отмечены их средние значения, так как обычно встречаются разновидности одного и того же вещества. Например, твердость самородной платины бывает от 3,5 до 5,5. Даже некоторые минералы, выбранные Моосом в качестве эталонных, имеют твердость, несколько отличающуюся в ту или другую сторону от точного значения, указанного на шкале. К примеру, твердость гипса лежит в пределах 1,5-2,5, а ортоклаза изменяется от 6 до 6,5.
Многие вещества анизотропны, поэтому величина твердости зависит от направления, в котором она измеряется. Например, твердость слюды принимает значения от 2,5 до 4 в зависимости от того, находилась ли она параллельно или перпендикулярно слоистости минерала.