Proč se některé kameny dobře opracovávají a jiné ne?
Na otázku ze záhlaví blogu není jednoduchá odpověď. Zatímco je systematika jednotlivých minerálů poměrně jednoduchá, komplikuje se situace u reálných kamenů - tedy hornin, které vznikly v určitých podmínkách a skládají se z různých minerálů.
Připomeňme si nejprve, co je to tvrdost minerálů a kdo se zasloužil o její klasifikaci.
Tvrdost kamenePojmem tvrdost se běžně myslí schopnost odolávat vnějším mechanickým vlivům - tedy schopnost se bránit například broušení, poškrábání nebo navrtání. V systematice, kterou vymyslel Friedrich Mohs, se minerály třídí do deseti skupin. Čím vyšší číslo, tím vyšší odolnost. |
Kdo to byl Friedrich Mohs a jak vznikl jeho pověstný systém?
Narodil se v lednu 1773 v Gernrode, ve vesničce v pohoří Harz, ve středním Německu. Jeho životní dráhu nejspíše nejvíc ovlivnila hornická akademie ve Freibergu. V této pověstné vysoké škole, v jednom z nejbohatších středověkých měst (podobně jako v Kutné Hoře se tu dolovalo stříbro) studoval mineralogii a geologii. V roce 1801 se vrátil do Harzu, kde pracoval v dolech. Už za rok na to se ale vydal do Vídně, kde měl třídil sbírku minerálů bohatého amatérského geologa. V Rakousku už zůstal a ujal se profesury na univerzitě ve Štýrském Hradci. Právě tady vyvinul před zhruba 200 roky systematiku, podle které se dnes dělí kameny podle tvrdosti na deset skupin.
Mohsova stupnice
Stupnice tvrdosti minerálů je velice jednoduchá. Čím vyšší stupeň, tím vyšší schopnost materiálu odolávat mechanickému poškození. Každý stupeň je pro dobrou názornost (a to i pro laiky) reprezentován nějakým typickým a dobře známým minerálem.
Mohs byl velice pečlivý. Nejen že vybíral kameny obezřetně - dokonce také určoval pro svoje etalony tvrdosti přesná naleziště. Věděl totiž, že se mohou určité minerály lišit podle toho, kde vznikaly. A tak například mastek, který definuje první a nejměkčí stupeň, má být typu “Veroneská křída” mastková břidlice s vysokou hustotou. Stejně tak určil jako etalon “sádrovce” hutnou variantu jemně krystalického minerálu a nepoužíval přímo jednotlivé krystaly. Jejich tvrdost se totiž v některých případech může měnit při změně směru vrypu do krystalu.
Anizotropie v každodenním životěTento jev, který se projevuje rozdílem tvrdosti krystalu podle směru krystalické osy, znáte velice dobře. Na jeho principu funguje … tužka. Krystaly tuhy mají v jednom směru tvrdost “1” a kolmo na něj dosahují tvrdosti téměř diamantu. Výsledkem je to, že se z tuhy lehce stírají jednotlivé vrstvy krystalů, které při psaní ulpívají na papíře. |
Co vlastně způsobuje rozdílnou tvrdost jednotlivých minerálů?
Odpověď je jednoduchá a jako tak často zní: chemie a fyzika.
Tvrdost jednotlivých minerálů závisí na jejich vnitřním uspořádání (chemii) a souhře jednotlivých komponent (fyzice). Minerály mají rozdílnou tvrdost proto, že se vzájemně liší typem struktury (typem krystalické mřížky), poloměry atomů svých základních komponent (jinou velikost má například atom chromu a jinou beryllium) a také vzájemnou silou, kterou na sebe tyto jednotlivé komponenty působí.
Mohsova tvrdost versus absolutní tvrdost kamene
Znát tvrdost určitého kamene může být někdy velice důležité. Například tehdy, když ho chcete tvarovat. Tehdy chcete vědět, kolik námahy vás to bude stát.
Mohsova stupnice není přímo lineární (ani nemůže být, protože nám příroda nedává k dispozici certifikované kameny s lineární závislostí tvrdosti - reálné kameny se neřídí matematikou ale zákony chemie a fyziky).
Lidé si samozřejmě umí poradit. Zkonstruovali přístroj, kterému říkáme sklerometr. Ten měří absolutní tvrdost minerálu nebo kamene. S jeho pomocí se dá zkonstruovat podobná stupnice - a srovnat se s tou, kterou zavedl Friedrich Mohs. I ona má deset stupňů - dá se z ní ale navíc odečíst energie, kterou musíte vynaložit na opracování kamene.
Z tabulky je zřejmé, jak se mění “úpornost” kamene s narůstající tvrdostí. Na zpracování kamene s tvrdostí 4 musíte vynaložit ne dvakrát (jak by se mohlo zdát) ale hned sedmkrát více úsilí než na zpracování kamene s tvrdostí 2.
Podobná skoková změna je vidět na rozdílu tvrdosti korundu (9) a diamantu (10).
Proč se dají některé kameny zpracovávat lépe než jiné?
U reálných materiálů, například stavebních kamenů nebo kamenů určených k ozdobě, je situace poněkud komplikovanější.
Minerál vápenec má například Mohsovu tvrdost č. 3. Když se vám dostane do rukou slín (což je geologický název pro směs jílu a vápence, který vzniká jako sedimentární hornina), zjistíte, že má tvrdost jen kolem 2,5 stupně. Jiné vápence naopak stupeň 3 překračují a dosahují téměř 4.
A nejen to. Některé kameny mohou být dokonce tvrdší, než minerály, ze kterých se skládají. Jak k tomu dochází?
Alabastr - kámen, který je tvrdší, než minerál, ze kterého je vytvořen
Alabastr je materiál, který se skládá z krystalů sádrovce. Bílý alabastr má také skutečně Mohsovu tvrdost, která odpovídá jeho chemickému složení (tedy č. 2). Překvapením zde mohou být zbarvené alabastry. Modrá varianta (a obzvláště její silně zbarvené oblasti) vykazují tvrdost až 3,5 stupně.
Za zvýšenou tvrdost jsou tu zodpovědné příměsi, které způsobují napětí v krystalické mřížce. Situace by se dala přirovnat k tvrzení oceli. Ocel, do které byly přidány určité specifické příměsi, je tvrdší a odolnější než čistý materiál. Podobně je na tom i modře zbarvený alabastr.
To ale pořád ještě není všechno. Existují dokonce i …
.. materiály, které se vytvrzují až postupem času (při “stárnutí”)
Je to zajímavé - ale takové chování vykazují mimo jiné mramory. Příkladem může být mramor typu Carrara. Čerstvý materiál, který byl právě vyříznut z bloku kamene v dole, je pořád ještě nasycený vodou. Ta se nachází v malých pórech uvnitř materiálu. Tato voda samozřejmě není úplně čistá, ale je v ní rozpuštěno určité množství vápence.
Když se pak voda časem z materiálu odpaří, zůstane tento původně rozpuštěný vápenec uvnitř kamene a “cementuje” jeho krystaly, takže se materiál zpevňuje.
Podobný jev se děje také během zvětrávání vápence. Postupné rozpouštění a znovu usazování malých množství vápence zpevňuje v průběhu času jeho nejsvrchnější vrstvu - vápenec dostává tvrdší povrch.
Tvrdost konkrétního kamene je tedy závislá i na jiných okolnostech než jen na jeho chemickém složení. To všechno dělá mineralogii ještě zajímavější… a napínavější.
Dana Tenzler
Bludná planeta - první kandidát na osamělou planetu podobnou Zemi
Astronomové se věnují nejen exoplanetám v cizích planetárních systémech, ale také planetám, které jsou při své pouti vesmírem osamělé. Jak se dá nalézt temná bludná planeta? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Alkohol v jídle - kolik se ho vypaří během vaření?
Odpařuje se alkohol, který se přidává do jídla, během vaření natolik, aby byl výsledný pokrm vhodný pro děti? O alkoholu v potravinách. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Barvy v kuchyni (8) - průmyslová modrá
Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví potraviny? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Barvy v kuchyni (7) - přírodní modrá
Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví potraviny? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Barvy v kuchyni (6) - průmyslová zelená
Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví potraviny? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)
Další články autora |
Tři roky vězení. Soud Ferimu potvrdil trest za znásilnění, odvolání zamítl
Městský soud v Praze potvrdil tříletý trest bývalému poslanci Dominiku Ferimu. Za znásilnění a...
Moderní lichváři připravují o bydlení dlužníky i jejich příbuzné. Trik je snadný
Premium Potřebujete rychle peníze, pár set tisíc korun a ta nabídka zní lákavě: do 24 hodin máte peníze na...
Takhle se mě dotýkal jen gynekolog. Fanynky PSG si stěžují na obtěžování
Mnoho žen si po úterním fotbalovém utkání mezi PSG a Barcelonou postěžovalo na obtěžování ze strany...
Školu neznaly, myly se v potoce. Živořící děti v Hluboké vysvobodili až strážníci
Otřesný případ odhalili strážníci z Hluboké nad Vltavou na Českobudějovicku. Při jedné z kontrol...
Prezident Petr Pavel se zranil v obličeji při střelbě ve zbrojovce
Prezident Petr Pavel se při střelbě na střelnici v uherskobrodské České zbrojovce, kam zavítal...
Ředitelem Vojenského zpravodajství by mohl být Bartovský, nahradí Berouna
Novým ředitelem Vojenského zpravodajství (VZ) by mohl být Petr Bartovský. Kandidáta dnes na...
Zakázky TSK jen vyvoleným. Za manipulaci tendrů soudí 15 lidí a čtyři firmy
Hlavní líčení v kauze zmanipulovaných zakázek Technické správy komunikací hlavního města Prahy...
Europoslanci prodloužili volný obchod s Ukrajinou, unijní farmáře více ochrání
Europoslanci schválili prodloužení volného obchodu s Ukrajinou, ovšem s kroky k vyšší ochraně...
Protesty za Gazu zachvacují americké univerzity, policie masivně zatýká
Kolumbijská univerzita v pondělí kvůli demonstracím zavedla distanční výuku a na nedalekých...
Prodej bytu 2+1 v Novém Boru, ul. Gen. Svobody
Gen. Svobody, Nový Bor - Arnultovice, okres Česká Lípa
2 600 000 Kč
- Počet článků 969
- Celková karma 18,96
- Průměrná čtenost 1329x