En minéralogie, la dureté est l'une des informations la plus utilise pour l'identification des espèces car elle ne varie quasiment jamais en suivant une même composition chimique.
Elle se définit par une force nécessaire pour altérer ou détruire la matière et s'exprime avec un indice spécifique à la marche utilisée pour faire le test.
La dureté n'est pas corrélée avec la résilience de la matière, un matériau très dur peut très bien être ductile et inversement un matériau tendre peut parfaitement se briser sous de faibles forces et ce dépendamment de son élasticité.
Sans rentrer dans les détails en industrie la dureté se mesure fréquemment par pénétration grâce aux lois de Vickers ou de Brinell, le principe étant d'utiliser une pointe et d'exercer une force précise sur un matériau afin d'y laisser une marque. Ce sera l'air ou le volume de la marque qui sera entrée en fonctions pour sortir un indice de dureté. D'autres méthodes existes.
Dans la minéralogie pour des soucis de simplicités, d'accessibilités ainsi que de conservation des minéraux, une échelle toute particulière a été créée en 1812 et est toujours dominante dans le calcul de la dureté.
Cette échelle dite de Mohs répertorie de 1 à 10 les minéraux de la planète avec comme chaque tête de file un minéral particulier qui à l'état pur offre un parfait standard étalon; avec le talc comme pôle mou et le diamant comme pôle dur, deux minéraux extremes connus naturellement sur terre.
Elle ne suit pas de raisonnement particulier et ne peut pas vraiment être définie par une courbe linéaire ou logarithmique, elle classe simplement les minéraux de façon ordinale.
Mesurer avec Mohs
Pour utiliser Mohs il faut s'assurer que le minéral testé soit pur, la méthode marche parfaitement si ce n'est pas le cas mais le résultat sera celui de l'espèce ayant le plus de poids dans l'échelle des duretés. Aussi même un minéral d'apparence pure peut contenir des inclusions qui peuvent modifier légèrement le résultat.
Vu que la nomenclature Mohs répertorie tous les minéraux connus, c'est donc par comparaison que nous allons Procéder ;
- Prendre une partie saillante du minéral à tester
- Le plaquer contre un matériau de référence en partant du plus faible au plus fort
- Exercer une force conséquente sur le minéral à l'aide de la main ( sans chercher à briser la référence ou le minéral )
- Tirer vers soi en conservant la même force pour déplacer le minéral sur une courte distance
- Observer si une trace est laissée sur la référence
- Répéter sur une référence supérieure jusqu'à ce qu'aucune trace ne subsiste
La lecture du résultat se fera en cherchant quelle référence ne prend pas de marquage. Cela signifie que le minéral n'est plus en mesure de rayer et est donc moins dur.
Si une trace légère est visible cela signifie que le minéral est quasiment aussi dur que la référence ( sachant qu'un matériau peu se rayer lui-même ).
Si une marque profonde est visible cela signifie que le minéral est plus dur que la référence.
On placera donc notre minéral dans une fourchette plus ou moins précise encadrée par les références et leurs indices de dureté sur l'échelle de Mohs.
Il est également possible de constater l'effet inverse car une référence trop dur par rapport à la pièce pourra marquer la pièce, d'où l'important de commencer par la référence la plus basse.
* Il existe des outils sous forme de stylos prémontés d'une pointe correspondant aux 10 duretés pour tester les minéraux, si vous possèdes ces outils il faut faire l'inverse de ce qui est expliqué en haut, prenez la référence et frottez-la contre le mineral jusqu'à avoir une rayure.
Lecture de l'échelle Mohs
L'échelle de Mohs comprend 10 paliers représentés chacun par un minéral témoin.
Tous les minéraux peuvent être identifiés par la méthode Mohs et il est aussi possible de réaliser ces tests avec d'autres références.
Toutes les références sont des objets courants qui ne voient pas leur dureté modifiée en fonction de facteurs de température, d'environnements ou autres.
Des références annexes existent pour réaliser les mesures et se trouvent souvent à mi-chemin entre deux paliers, On aura donc l'ongle humain qui a une dureté de 2.5, le cuivre qui a une dureté de 3, l'acier inoxydable souvent de dureté 5, le verre domestique avec une dureté de 5.5, l'acier trempé qui se situe autour de 6.5, l'outillage en carbure de tungstène qui a une dureté de 9.
* Par exemple, pour différencier de la calcite d'une fluorite, soit vous possédez les deux comme témoins et les rayer entre eux pourra démontrer qui est le plus dur, sinon vous pouvez utiliser une pièce de cuivre, la pièce va légèrement marquer la calcite car de dureté identique mais n'affectera pas la fluorite.
* Autre exemple dans le cas d'un grenat peu pur, il ne raye pas un cristal de quartz mais une lime en acier trempé ne le raye pas non plus, pourtant il n'a pas de mal à rayer de l'orthose ou tout ce qui se trouve avant, sa dureté se trouve donc entre 6.5 et 7 Mohs.
