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Comment mesurer la dureté d’un minéral avec l’échelle de Mohs ?

Crédits - Pixabay

Connaître la dureté d’un minéral où d’un métal est nécessaire dans des domaines tels que la géologie, la joaillerie ou la métallurgie. Comment mesurer la dureté d’un minéral ? Il existe de nombreux systèmes de mesures très précis pour déterminer précisément la dureté absolue de tous types de minéraux et métaux. Néanmoins, la première technique et encore la plus connue aujourd’hui est l’échelle de Mohs. Voyons ensemble de quoi il s’agit précisément.

Qu’est-ce que l’échelle de Mohs ?

L’échelle de Mohs est le premier système de mesure de la dureté des minéraux scientifiquement établi. Elle fut inventée en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs, qui qui basa son système sur 10 minéraux relativement disponibles.

malette avec minéraux pour mesure échelle de Mohs
L’échelle de Mohs permet de mesurer la dureté des minéraux en les comparant les uns les autres.
Crédits – Hannes Grobe, Wikimedia

Comment fonctionne l’échelle de Mohs ?

L’échelle de Mohs est une échelle ordinale, c’est-à-dire que les élément qui la compose sont ordonnés. Concrètement sur l’échelle de dureté de Mohs, on compare les minéraux entre eux en les classant, de 1 à 10, selon la capacité de l’un à rayer l’autre. Ainsi un ongle, qui a une dureté admise de 2,2 sur l’échelle de Mohs, rayera le talc, qui a une dureté de 1, mais ne pourra rayer une calcite, qui a une dureté de 3.

Par ailleurs, une spécificité de l’échelle ordinale est que l’on ne peut séparer quantitativement les éléments entre eux. C’est pourquoi sur le système de mesure de dureté des minéraux de Mohs, la différence de dureté entre les minéraux classés de 1 à 9 est plus faible que celle qui sépare les minéraux classés entre 9 est 10. Pour imager, la différence de dureté entre le talc et le rubis (un minéral de la famille des corindons) est moins importante que celle entre le rubis et le diamant brut !

Dureté de quelques minéraux sur l’échelle de Mohs

Sans plus attendre, voici la mesure de dureté des minéraux utilisés par le minéralogiste Friedrich Mohs pour concevoir son système de mesure de l’époque.

MinéralDureté
Talc1
Gypse2
Calcite3
Fluorine4
Apatite5
Orthose6
Quartz7
Topaze8
Corindon9
Diamant10
Tableau 1 – Echelle de Mohs

Vous avez besoin de connaître l’échelle de Mohs pour vos cours de géologie ? Pourquoi ne pas vous aider d’un moyen mnémotechnique ? En voici un parmi les plus connus : Toi Grand Chevalier, Fuis Avec Ordre Quand Ton Coeur Défaille.

Existe-t-il d’autres échelles pour mesurer la dureté d’un minéral ?

Si l’échelle de Mohs est la plus connue, elle est loin d’être la plus précise. Entre le début du XIXe siècle et la période actuelle, d’autres méthodes de mesure de la dureté des minéraux et des métaux se sont développés, notamment avec l’essor de la métallurgie. La joaillerie ou, évidemment, la géologie font également partie des secteurs pour lesquels il est nécessaire de connaître la dureté d’un métal ou d’un minéral. On distingue ainsi 3 échelles principales : l’échelle de Brinell, l’échelle de Knoop et celle de Rockwell.

L’échelle de dureté de Brinell

L’échelle de Brinell compte parmi les systèmes de mesure de dureté minérale les plus employés dans les milieux industriels et joaillers aujourd’hui. Au contraire de l’échelle de Mohs qui consiste à comparer les minéraux entre eux en les rayant les uns les autres, l’échelle de Brinell mesure leur dureté par compression. Pour ce faire, on utilise une bille d’un certain diamètre, que l’on va compresser avec une certaine force sur le minéral ou métal à tester. On mesure ensuite la taille de l’empreinte laissée par la bille sur l’échantillon afin d’en calculer la dureté.

L’échelle de dureté de Knoop

On utilise l’échelle de dureté de Knoop pour déterminer la dureté du verre et des différents vitrocéramiques. Elle fait partie des systèmes de mesure de dureté minérale les plus utilisés à l’heure actuelle. Comme l’échelle de Mohs, elle reconnaît le diamant comme étant le minéral le plus dur et le talc, le plus friable.

comparaison échelle knoop et échelle Mohs
Figure 1 – Graphique comparatif entre les échelle de Knoop et Mohs. L’échelle de Mohs est en abcisse et l’échelle de Knoop en ordonnée.
Crédits – Eurico Zimbres, Wikimedia

L’échelle de dureté de Rockwell

L’échelle de Rockwell consiste à mesurer la dureté d’un métal ou d’un minéral par pénétration mécanique de celui-ci.à l’aide d’un cône en diamant ou d’une bille en acier trempé. La mesure se déroule en 3 phases :

  1. On applique une première charge sur le pénétrateur. La profondeur mesurée servira de base pour établir la dureté du minéral selon l’échelle de Rockwell.
  2. On applique une seconde force, plus importante, qui va davantage enfoncer le pénétrateur sur le minéral ou métal étudié.
  3. On relâche cette seconde force et l’on mesure l’enfoncement dit “rémanent”, induit par l’application et le relâchement de la force.

Bien que les méthodes de mesure de la dureté des minéraux varie selon l’échelle utilisée (Brinell, Knoop ou Rockwell) soient différentes, toutes valident le classement établie par l’échelle de Mohs depuis 1812. Cependant, l’extrême précision de ces méthodes de mesure permet d’estimer très justement les différences de dureté entre les éléments.

Il ne vous reste plus qu’à définir votre propre échelle de Mohs au fil des trouvailles de vos balades et randonnées. Un jeu parfait qui pourra même éveiller des vocations !

Pour aller plus loin

Futura Sciences – Dureté des minéraux et échelle de Mohs
Université de St-Etienne – Dureté des minéraux
Techno Science – Echelle de Mohs
Wikipedia – Echelle de Mohs
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Ecrit par
Bandrui
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