Échelle de Mohs - Définition
L'échelle de dureté de Mohs fut inventée en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs afin de mesurer la dureté des minéraux. Elle est basée sur dix minéraux facilement disponibles.
Comme c'est une échelle ordinale, on doit procéder par comparaison (capacité de l'un à rayer l'autre) avec deux autres minéraux dont on connaît déjà la dureté. Cette échelle n'est ni linéaire ni logarithmique.
Les dix minéraux de l'échelle de Mohs
| Dureté | Minéral | Composition chimique | Structure cristalline |
|---|---|---|---|
| 1 | Talc, friable sous l'ongle | Mg3Si4O10(OH)2 | monoclinique |
| 2 | Gypse, rayable avec l'ongle | CaSO4·2H2O | monoclinique |
| 3 | Calcite, rayable avec une pièce en cuivre | CaCO3 | rhomboédrique |
| 4 | Fluorite, rayable (légèrement) avec un couteau | CaF2 | cubique |
| 5 | Apatite, rayable au couteau | Ca5(PO4)3(OH-, Cl-, F-) | hexagonale |
| 6 | Orthose, rayable à la lime, par le sable | KAlSi3O8 | monoclinique |
| 7 | Quartz, raye une vitre | SiO2 | hexagonal |
| 8 | Topaze, rayable par le carbure de tungstène | Al2SiO4(OH-, F-)2 | orthorhombique |
| 9 | Corindon, rayable au carbure de silicium | Al2O3 | rhomboédrique |
| 10 | Diamant, rayable avec un autre diamant | C | cubique |
Pour s'en souvenir aisément, voir la liste de mnémoniques
Quelques exemples
La moissanite assez récemment découverte est beaucoup plus dure que le corindon mais bien moins que le diamant. Sa dureté se situerait à 9,5.
L'ongle a une dureté de 2,2 et raye donc le gypse mais pas la calcite.
Certaines pierres ont une dureté variable selon la surface ou la direction où s'exerce la pression. L'exemple le plus frappant est celui de la cyanite, qui a une dureté de 8 dans un sens et de 4 dans l'autre.
De nouveaux matériaux, plus durs que le diamant, sont en cours de développement : carbonitrure de bore cubique (c BC2N), des nitrures de carbone tridimensionnels (C3N4) ou encore les nanobaguettes de diamants agrégées (ADNR) qui dépassent le diamant sur l'échelle de dureté, et qui pourrait bien le remplacer dans de nombreuses activités industrielles.
Échelles complémentaires
Il existe aussi une échelle comportant 15 classes, destinée à remédier au manque de régularité de l'échelle de Mohs. Il existe plusieurs échelles de dureté expérimentales dont les degrés sont déterminés expérimentalement par indentation (au moyen d'un poinçon de diamant de forme déterminée). On pourra citer par exemple l'échelle de Knoop, l'échelle de Brinell, l'échelle de Rockwell, etc. qui sont appliquées en fonction des matériaux étudiés. Il existe enfin des classifications absolues en fonction de paramètres physiques précis (module de compressibilité ou module de cisaillement).
