是什么决定了矿物的硬度?

Question

莫氏硬度标度基本上是测量材料，或者更具体地说，岩石或矿物的硬度。但我一直没能弄清楚为什么有些矿物比其他的硬。

Answer 1

矿物的硬度是诊断性的，因为硬度是由化学键的强度和矿物晶格的结构决定的。硬度基本上是产生和生长扩展晶格缺陷(如微断裂、应力孪晶和位错)所需的应力。

金刚石、石英和框架硅酸盐(如长石)之所以坚硬，是因为它们具有共价键原子的三维晶格。天然金属是柔软的，因为它们有紧密排列的金属键原子晶格。

硬度是矿物的一种固有属性，就像密度或折射率一样。

Answer 2

除了马克的回答，我还想补充一些微妙之处。当谈到矿物的硬度时，晶体结构中化学键的性质(例如共价键与离子键)并不是唯一重要的因素。晶体形态也很重要。

例如，Si-O-Si和Al-O-Al键通常会导致矿物变硬，例如石英和长石。然而，如果你观察粘土和其他相关矿物，它们也有类似的化学键。然而，在这种情况下，晶体形态是决定因素。粘土不是一个大晶体，而是许多微米大小的晶体的集合体。硬度不是像马克解释的那样由晶格缺陷和位错的形成决定的，而是由单个晶体的运动决定的。假设你有一个巨大的粘土晶体，它会比普通的粘土块要硬得多。

同样，以石墨为例。其柔软的原因之一是每个碳环(见链接(复习一下)在另一个上面滑动，而碳原子的实际键没有任何变化。

方解石是另一个例子。莫氏硬度为3，你不应该用指甲刮伤它。然而,粉笔方解石是一种含方解石的岩石，有时被定义为“可以用指甲抓的石灰石”。这里的情况与此相似，单个粘土大小的方解石颗粒四处移动。

另一点是，莫氏的规模有时过于理想化。以长石为例，其莫氏硬度为6。这是一个完美的晶体。然而，长石晶体通常会被轻微地改变成粘土，从而降低硬度。

另一个有趣的点是，每个晶体的硬度并不总是一个常数。以矿物为例蓝晶石。它的硬度在一个方向上为4，在另一个方向上为6到7。

Answer 3

1. 维系神经的纽带的强度
2. 矿物晶格的结构
3. 晶体结构