Víte, který kov je ze všech nejtvrdší?

4. 12. 2023 8:00:36
Tato na první pohled prostá otázka nemá jednoznačnou odpověď. Pod pojmem tvrdost kovu se dají chápat různé vlastnosti. (délka blogu 5 min.)

Žijeme v době, která všechno definuje podle norem DIN. Není tedy divu, že u jevů, kterými se zabývali lidé už v dávnější minulosti, existuje tak trochu zmatek. Protože i v dobách, kdy ještě neexistovala moderní věda se svými znalostmi struktury hmoty a vysvětlení různých jevů spočívalo v akceptanci boží vůle, lidé používali různé techniky, které se zažily a přežily dodnes. Ty samozřejmě nemohou být v souladu s moderními vědeckými postupy. A to se týká i určování tvrdosti různých materiálů.

A tak - pokud se ze zvědavosti zeptáte, který kov je v našem světě nejtvrdší - zní odpověď: záleží na tom... čemu říkáte tvrdost. Můžeme být rádi, že alespoň v definici kovu není chaos.

Pokud mluvíme o opravdu čistém kovu (a nikoliv o slitině kovů), zní odpověď: nejtvrdší je osmium nebo chrom. Slovo “nebo” se vloudilo díky dvojí definici tvrdosti - staré a zažité - a moderní, založené na vědeckých poznatcích.

Tvrdost podle pana Mohse

Nejspíš budete znát onu starou a zažitou definici tvrdosti. Je založena na porovnávání tvrdosti dvou materiálů mezi sebou. Jinými slovy - máte dva materiály a snažíte se jedním z nich poškrábat druhý. Ten který škrábanec obdržel, je měkčí a ten, na kterém se žádný škrábanec neobjevil, je tvrdší.

Podle této definice je sádra tvrdší než křída nebo mastek, sklo je tvrdší než sádra, křemen je tvrdší než zlato, rubín je tvrdší než křemen a nejtvrdší ze všech jsou diamanty. Výsledkem je stupnice od 1 do 10, která se jmenuje Mohsova stupnice.

Carl Friedrich Christian Mohs

(1773 - 1839) byl německo-rakouský mineralog. Byl to právě on, kdo v roce 1812 vytvořil stupnici tvrdosti pro minerály s 10 stupni. Mastek má v této stupnici například tvrdost 1 a diamant tvrdost 10.

Nejtvrdší čistý kov, chrom má tvrdost 8,5. Chrom je tedy jednoznačně měkčí než diamant, ale mezi čistými kovy je nejtvrdší v tom smyslu, že je odolnější při poškrábání.

Mohsova stupnice tvrdosti má ale jednu chybu - není lineární. Rozdíly v tvrdosti mezi dvěma sousedními standardními minerály nejsou stejné. Jedná se zkrátka jen o pomůcku - ne o vědecky odůvodnitelný proces.

Tvrdost podle Brinnella

Moderní doba si proto s Mohsovým rozdělením nevystačila. Dnes je tvrdost materiálů posuzována jinak. Definuje se podle odolnosti, kterou musí materiál vykazovat proti vnikajícímu předmětu. Existují samozřejmě také přesně definované postupy k měření hloubky průniku do materiálu.

Poměrně brzy si kromě toho lidé všimli, že minerály vykazují často dvě různé hodnoty tvrdosti - podle toho, v jakém směru se měří. Je to způsobeno tím, že krystaly mohou mít nižší tvrdost na površích, které probíhají rovnoběžně s krystalovou strukturou, než na těch, které k ní probíhají kolmo.

Johan August Brinell

(1849 - 1925), který vytvořil vědečtější hodnocení tvrdosti materiálů, byl švédský inženýr. Jeho metoda testování tvrdosti byla světu představena na světové výstavě v Paříži v roce 1900.

Takzvaná tvrdost podle Brinella má jednu výhodu: poskytuje nejen informaci o samotné tvrdosti daného povrchu, ale také o stabilitě materiálu. Během zkoušky tvrdosti je pevná kulička svisle vtlačena do povrchu testovaného materiálu. Na základě průměru otisku a jeho porovnání s průměrem kuličky se pak vypočítává tvrdost podle Brinella.

Tvrdost různých kovů

Čisté zlato má například poměrně nízkou tvrdost podle Brinella 0,245 (tvrdost podle Mohse je 2,5). To vysvětluje, proč se ani tak ušlechtilý kov, jakým je zlato, nepoužívá na šperky v čisté formě - musí být ve formě slitiny s jinými kovy. Největší stabilitu nabízí slitina se stříbrem a mědí s podílem zlata 75 %.

S tvrdostí podle Brinella 0,392 a tvrdostí podle Mohse 3,5 je ale například platina odolnější než zlato. Slitina platiny se dá tedy běžně používat ve šperkařství i s vysokou ryzostí (bývá kolem 95 %).

Tvrdostí se ovšem oba vzácné šperkařské kovy nevyrovnají svým kolegům ze skupiny platinových kovů.

Platinové kovy

do skupiny platinových kovů patří prvky ruthenium, rhodium, palladium (lehké platinové kovy), osmium, iridium a platina (těžké platinové kovy). Všechny mají podobné fyzikální a chemické vlastnosti a obvykle se také nacházejí společně v nerostných nalezištích.

Platinové kovy jsou velice husté - jeden krychlový centimetr platiny váží například zhruba 20 gramů - dvacetkrát více než voda. Je jen logické, že hustota kovu souvisí s jeho tvrdostí.

Osmium – nejtvrdší kov podle Brinella

Na stupínkách vítězů při posuzování nejtvrdších kovů se umísťují osmium, iridium a wolfram. Osmium je nejhustší z nich - a je tedy i nejtvrdším kovem podle Brinella.

Vysoká hustota těchto kovů se vysvětluje jejich strukturou - vzdálenosti mezi jednotlivými atomy jsou jen velmi malé. To mimochodem způsobuje i další jejich vlastnost - vysokou teplotu tání - tyto velmi tvrdé kovy tají až při teplotě kolem 3 000 °C.




Autor: Dana Tenzler | pondělí 4.12.2023 8:00 | karma článku: 32.41 | přečteno: 854x

Další články blogera

Dana Tenzler

Budoucnost života na Zemi (2) Klima na budoucím superkontinentu

Jak se vyrovnají savci se změnami klimatu na budoucím superkontinentu Pangea Ultima? Už dnes známe jejich budoucí strategii. (délka blogu 3 min.)

29.2.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.06 | Přečteno: 277 | Diskuse

Dana Tenzler

Budoucnost života na Zemi (1)

To, že se naše planeta nachází v obyvatelné části Sluneční soustavy, považujeme za samozřejmé. Samozřejmé to ale není. V budoucnosti proběhnou změny, které život na Zemi vyhubí. Seriál blogů o budoucím vývoji Země. (délka 4 min.)

26.2.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.94 | Přečteno: 402 | Diskuse

Dana Tenzler

?Podaří se další přistání na Měsíci? Intuitive Machines

Dalším účastníkem nového závodu o Měsíc je americká soukromá firma Intuitive Machines. Její sonda se dnes bude pokoušet o měkké přistání na Měsíci. (délka blogu 2 min.)

22.2.2024 v 8:00 | Karma článku: 17.45 | Přečteno: 189 | Diskuse

Dana Tenzler

Objev první temné galaxie

Vědci nedávno zveřejnili objev zvláštní galaxie. Pozorovali ji v rádiové oblasti elektromagnetického spektra. Přitom si všimli, že v ní nejspíš ... úplně chybí hvězdy. (délka blogu 2 min.)

19.2.2024 v 8:00 | Karma článku: 21.83 | Přečteno: 309 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Budoucnost života na Zemi (2) Klima na budoucím superkontinentu

Jak se vyrovnají savci se změnami klimatu na budoucím superkontinentu Pangea Ultima? Už dnes známe jejich budoucí strategii. (délka blogu 3 min.)

29.2.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.06 | Přečteno: 277 | Diskuse

Jan Fikáček

Jak nás intuice vede na scestí v otázce, co je to realita

V hollywoodských filmech často nějaký hrdina, astronaut nebo detektiv, vyřeší problém intuicí. Když selže rozum a důkazy, intuice zaskočí. Jenže intuice není vždy spásné řešení, někdy tomu řešení naopak brání..

27.2.2024 v 9:07 | Karma článku: 27.02 | Přečteno: 1858 | Diskuse

Jan Ferenc

Den, kdy defíni začali testovat vědce

Systém generování obrázků Google Gemini, údajně s citem pro ohleduplnost a politickou korektnost, vytvořil několik obrázků černochů a jiných neárijských lidských ras v historických uniformách německých nacistů.

26.2.2024 v 12:05 | Karma článku: 6.17 | Přečteno: 96 | Diskuse

Dana Tenzler

Budoucnost života na Zemi (1)

To, že se naše planeta nachází v obyvatelné části Sluneční soustavy, považujeme za samozřejmé. Samozřejmé to ale není. V budoucnosti proběhnou změny, které život na Zemi vyhubí. Seriál blogů o budoucím vývoji Země. (délka 4 min.)

26.2.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.94 | Přečteno: 402 | Diskuse

Miro Jakab

Čajová cesta: Od císařů k modernímu světu – část první

Toto je první část několika dílného souboru. V této části zkusím podchytit čajové základy včetně jeho "temné" stránky spojené s počátkem tak zvaného "století ponížení" jak jej, nikoliv bez důvodu, nazývá Čína.

22.2.2024 v 11:01 | Karma článku: 15.20 | Přečteno: 240 | Diskuse
Počet článků 954 Celková karma 20.38 Průměrná čtenost 1292

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Bianca Censori šokovala Paříž odhaleným klínem, pokutě se však vyhnula

Architektka Bianca Censori (29), která je manželkou rapera Kanye Westa (46), opět šokovala veřejnost svými outfity. V...

Zemřela slovenská moderátorka, oblíbený byl její pořad, který pomáhal dětem

Zemřela moderátorka a logopedka slovenské dětské televizní stanice JOJko Lucia Palugyayová. Bylo jí 47 let. Na...

Nikdy jsem nebyla stydlivá, vzpomíná Heidi Janků na focení pro Luckyboy

Zpěvačka Heidi Janků (61) zavzpomínala na pobyt v Monaku, kam se přestěhovala kvůli práci svého manžela Iva Pavlíka. V...

Princ William zrušil na poslední chvíli z osobních důvodů účast na akci

Britský princ William (41) odřekl svou účast na úterní vzpomínkové slavnosti na hradě Windsor. Na bohoslužbu za...

Brzobohatý řádil v šatech a paruce. Poprvé veřejně jako Tiffany Richbitch

Ondřej Gregor Brzobohatý (41) vystoupil poprvé veřejně v šatech jako drag queen Tiffany Richbitch. Byl hostem druhého...