A kérdés, hogy „melyik a világ legkeményebb természetes ásványa” sokakat foglalkoztat. A válasz nem is olyan egyszerű, mint gondolnánk. Persze, a legtöbb ember azonnal rávágja: a gyémánt. És valóban, sokáig ez volt a köztudatban élő igazság. Azonban a tudomány fejlődésével, új ásványok felfedezésével és a keménység mérésének pontosabbá válásával a kép árnyaltabbá vált.
A Mohs-skála és a Keménység Mérése
A keménység mérésére leggyakrabban használt skála a Mohs-féle keménységi skála. Ezt a skálát Friedrich Mohs német mineralógus alkotta meg 1812-ben. A skála egy 1-től 10-ig terjedő relatív skála, ahol az 1 a leglágyabb (talkum), a 10 pedig a legkeményebb ásvány (gyémánt). Fontos megjegyezni, hogy a skála nem lineáris; a gyémánt például sokkal keményebb, mint a korund (9-es keménységű).
A Mohs-skála azon alapul, hogy egy keményebb ásvány képes megkarcolni egy lágyabbat. Tehát ha egy ásvány megkarcolja az apatitot (5-ös keménység), de nem karcolja meg a kvarcot (7-es keménység), akkor a keménysége 5 és 7 között van.
A Gyémánt – Az Örök Klasszikus
A gyémánt valóban rendkívül kemény anyag. A szénatomok tetraéderes szerkezetű kovalens kötései rendkívül erősek, ami a gyémántot ellenállóvá teszi a karcolásokkal és kopással szemben. A gyémánt a Mohs-skálán 10-es keménységű, és sokáig a legkeményebb ismert természetes ásványként tartották számon.
A gyémánt keménysége nemcsak az ékszerekben való felhasználás szempontjából fontos, hanem ipari alkalmazásokban is, például fúrófejekben, vágószerszámokban és csiszolóanyagokban.
Új Kihívók a Színpadon: Lonsdaleit és Fullerit
Az utóbbi években azonban felfedeztek olyan ásványokat, amelyek keménysége elméletileg meghaladhatja a gyémántét. Ezek közé tartozik a lonsdaleit és a fullerit.
A lonsdaleit, más néven hexagonális gyémánt, a gyémánthoz hasonló szerkezettel rendelkezik, de a szénatomok elrendeződése eltérő. A lonsdaleit hexagonális kristályrácsban kristályosodik, míg a gyémánt kubikusban. Elméleti számítások szerint a lonsdaleit akár 58%-kal is keményebb lehet a gyémántnál. A gyakorlatban azonban a lonsdaleit rendkívül ritka és általában csak meteoritokban található meg, nagyon kis méretben. Ez megnehezíti a pontos keménységének mérését.
A fullerit egy másik lehetséges kihívó. A fullerenek szénatomokból álló, gömbszerű vagy csőszerű molekulák. Amikor a fullereneket nagy nyomásnak teszik ki, rendkívül kemény anyaggá alakulhatnak. Az aggregált gyémánt nanorudacskák (ADNR), a fullerit egyik formája, bizonyos kísérletekben a gyémántnál keményebbnek bizonyult. Az ADNR szerkezete egyedülálló, mivel a gyémánt nanorudacskák összekapcsolódnak, ami rendkívül erős és kemény anyagot eredményez.
Egyéb Kemény Ásványok és Anyagok
Bár a lonsdaleit és a fullerit elméletileg keményebbek lehetnek, fontos megjegyezni, hogy a gyakorlatban a gyémánt még mindig a legkeményebb *széles körben elérhető* és *megmunkálható* természetes ásvány. Vannak más anyagok is, amelyek kemények, de ezek vagy nem természetesek, vagy nem ásványok:
- Bór-nitrid (BN): A bór-nitrid a szénhez hasonlóan többféle szerkezetben létezhet. A kubikus bór-nitrid (cBN) a gyémánt után a második legkeményebb ismert anyag, és ipari csiszolóanyagként használják.
- Wolfram-karbid (WC): A wolfram-karbid rendkívül kemény és kopásálló anyag, amelyet gyakran használnak szerszámok és vágószerszámok gyártásához. Bár nem ásvány, fontos megemlíteni a keménysége miatt.
A Jövő Kemény Anyagai
A kutatás a kemény anyagok területén folyamatosan fejlődik. A tudósok új anyagokat szintetizálnak és új módszereket fejlesztenek ki a meglévő anyagok keménységének növelésére. A jövőben valószínűleg még keményebb anyagokat fogunk felfedezni, amelyek új technológiai lehetőségeket nyitnak meg.
Következtetés
Összefoglalva, bár a gyémánt hagyományosan a legkeményebb természetes ásványként ismert, a lonsdaleit és a fullerit elméletileg keményebbek lehetnek. Azonban ezek az ásványok rendkívül ritkák és nehezen tanulmányozhatók. A gyémánt továbbra is a legkeményebb széles körben elérhető és használható természetes ásvány, amely fontos szerepet játszik az iparban és az ékszerészetben. A kutatás és fejlesztés folyamatosan új anyagokat hoz létre, így a keménység versenyében a jövő még sok meglepetést tartogathat.