모스 굳기계

모스 굳기계(Mohs' scale of mineral hardness)는 독일 광물학자인 프리드리히 모스가 1812년에 제안한 굳기의 상대적인 기준이다.

개요

모스는 주위에서 쉽게 얻을 수 있는 열 가지 광물들을 서로 긁어서 어느 쪽이 흠집이 나는지 관찰하여 굳기를 상대적인 10가지 순서로 나누었다. 이를 모스 굳기계(Mohs scale of mineral hardness)라 하며, 이 지표를 통해 특정 암석물질의 굳기가 대략 어느 정도 되는지 측정할 수 있다. 예를 들어 굳기 5의 인회석(燐灰石, apatite)과 서로 긁어서 흠집이 생긴 어떤 물질 A를 굳기 4의 형석(螢石, fluorite)과 긁었다고 하자. 이때 형석에 흠집이 났다면 물질 A의 굳기는 4와 5의 중간이라고 말할 수 있을 것이다. 한편, 가장 단단하다고 잘 알려져 있었던 자연 광물인 금강석(金剛石, diamond)은 가장 강한 굳기인 10도이다.

모스 굳기는 어떤 특정한 광물로 다른 광물을 긁었을 때 긁히는가 긁히지 않는가로 결정되며, 1부터 10까지의 숫자로 표시된다. 굳기의 기준이 되는 열 개의 광물은 다이아몬드(굳기 10)를 빼고 모두 쉽게 구할 수 있는 광물로 정한 것이다. 예를 들어 어떤 광물이 인회석(굳기 5)으로는 긁히지만 형석(굳기 4)으로는 긁히지 않는다면 이 광물의 굳기는 4.5라고 할 수 있다.

주변에서 볼 수 있는 여러 광물들을 서로 긁어서 그 경도를 밝힌 지표이다. 이것은 1812년 독일의 광물학자 프리드리히 모스(Friedrich Mohs)가 만들었고, 오늘날까지 굳기의 여러 지표 중 하나로 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 기원후 77년에 처음 출판된 대 플리니우스의 『자연사 Naturalis Historia』에서 처음 언급된 것으로 이 책은 당시의 백과사전적 지식을 망라하고 있는 책이다.

아래의 표는 모스 굳기와 경도계를 사용해 측정한 절대 굳기를 비교한 것이다. 표에서 알 수 있듯이 모스 굳기는 절대 굳기와 비교해서 순서만 보존될 뿐 그 간격에 규칙성이 있는 건 아니다.

모스 굳기 광물 절대 굳기
1 활석 (Mg3Si4O10(OH)2) 1
2 석고 (CaSO4·2H2O) 2
3 방해석 (CaCO3) 9
4 형석 (CaF2) 21
5 인회석 (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) 48
6 정장석 (KAlSi3O8) 72
7 석영 (SiO2) 100
8 황옥 (Al2SiO4(OH-,F-)2) 200
9 강옥 (Al2O3) 400
10 금강석 (C) 1500

종종 황옥(굳기 8)과 다이아몬드(굳기 10) 사이에 기준 광물을 더 추가하여 15개로 만든 수정 모스 굳기계가 쓰이기도 한다.

상대적인 굳기

모스 굳기계는 단순히 상대적인 측정값이다. 모스 굳기계에서 경도 9도인 강옥(鋼玉, corundum)은 경도 8도의 황옥(黃玉, topaz)에 비해 두 배 정도 단단하지만 경도 10도인 금강석은 강옥보다 거의 4배 가까이 단단하다. 즉, 모스 굳기계에서 각 도수 사이에 절대적인 관계가 있어서 4도가 3도보다 정확히 몇 배 단단하다거나 하는 것은 아니라는 말이다. 아래의 표에는 상대적인 굳기의 순서, 각 광물의 사진과 함께 광물용 경도계(硬度計)로 측정한 절대적인 굳기값이 함께 나타나 있다.

상대굳기 광물명 절대굳기 사진
1 활석(滑石), talc

Mg3Si4O10(OH)2

1
2 석고(石膏), gypsum

CaSO4·2H2O

2
3 방해석(方解石), calcite

CaCO3

9
4 형석(螢石), fluorite

CaF2

21
5 인회석(燐灰石), apatite

Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

48
6 정장석(正長石), orthoclase

KAlSi3O8

72
7 석영(石英), quartz

SiO2

100
8 황옥(黃玉), topaz

Al2SiO4(OH-,F-)2

200
9 강옥(鋼玉), corundum

Al2O3

400
10 금강석(金剛石), diamond

C

1500

이 모스 굳기계의 지표로 연필심, 즉 흑연은 약 1도의 굳기를 나타낸다. 그리고 손톱은 2.5도 정도, 동전은 약 3~3.5, 쇠못은 4.5, 유리는 5.5, 칼날은 5.5~6.5, 쇠줄은 6.5 정도의 굳기이다. 이처럼 모스 굳기계를 통해서 다른 물질들의 굳기 순서도 간단히 어림잡을 수 있다.

중간 굳기의 대용품

아래의 표에는 모스 굳기계로 측정할 수 있는 다른 물질 및 광물들의 상대 굳기가 나타나있다.

굳기 물질/광물
1 활석(운모)
2 석고
2.5 ~ 3 순금, 은, 알루미늄
3 방해석, 구리(동) 동전
4 형석
4 ~ 4.5 백금(플라티나, platinum)
4 ~ 5 철(iron)
5 인회석
6 정장석
6 티타늄
6.5 황철석(pyrite), 백철석(marcasite)
6 ~ 7 유리, 용융석영(석영유리)
7 석영
7 ~ 7.5 석류석(garnet)
7 ~ 8 강철(Hardened steel)
8 황옥(황수정, topaz)
9 강옥
9 ~ 9.5 탄화규소(carborundum)
10 금강석(다이아몬드)
>10 베타 탄소 질화물[1]
>10 초고경도 다이아몬드, 이붕화 레늄(ReB2)[2]

같이 보기

참고 자료