硬度
礦物的表面因為外力所加的摩擦力而產生的抵抗力大小，稱為該礦物的硬度。礦物的硬度可以用比較而得知，就是用兩種礦物互相摩擦來決定，如果用軟硬兩物相刻劃，則較軟者必定被劃傷而出現痕跡。
奧地利礦物學家摩氏(Frederich Mohs)曾經創立一種硬度表，可作為礦物間相對硬度的標準，稱為摩氏硬度計。其最軟者為滑石，最硬者為金剛石，共有十種礦物。由軟至硬分為：
1. 滑石(Talc)
2. 石膏(Gypsum)
3. 方解石(Calcite)
4. 螢石(Fluorite)
5. 磷灰石(Apatite)
6. 正長石(Orthoclase)
7. 石英(Quartz)
8. 黃玉(Topaz)
9. 剛玉(Corundum)
10. 金剛石(Diamond)又稱為鑽石
透明的剛玉可以成為高貴的寶石，顏色有如玫瑰紅或鴿血般深紅的稱為紅寶石(Ruby)，海水般深藍的稱為藍寶石(Sapphire)，但其他顏色如綠或橙的剛玉也都稱為Sapphire。目前以人工合成剛玉的技術已經可以製造出手臂般巨大而完美透明的紅或藍寶石，因此已經普遍地進入一般人的生活中，如銀樓中數百元一顆紅寶石戒面，和手錶上常用的礦石錶面(通常這類手錶皆會在錶盤或錶背中標示Sapphire一字)。
摩氏硬度表所定的數字，並沒有一定比例上的關係。如石英的硬度為7，並不表示其硬度為滑石的7倍，僅表明數字大者，其硬度比較高，所以摩氏硬度計只是一種相對硬度。另外以儀器可以測量出礦物本身的絕對硬度，稱為壓痕硬度，單位為kgw/mm2，是使用錐狀金剛石在晶體表面上以一定壓力施壓一段時間後，再觀測表面壓痕的大小深淺以決定晶體的硬度。滑石以至於剛玉的壓痕硬度，皆在2000 kgw/mm2以下呈線性遞增，但金剛石的壓痕硬度卻高達10000 kgw/mm2。金剛石和剛玉的硬度差，比起剛玉和黃玉的硬度差，大的非常多，由此不難發現，世界上的礦物縱然軟硬有差，但都沒有金剛石那麼的超硬出眾，所以有人說把金剛石看成是鋼鐵的話，那麼剛玉就成了橡膠了。
通常鑑定硬度時，如果沒有以上的摩氏礦物，可以用其他隨身的東西來代替。最常用的東西，如指甲2.5，銅幣3.5，鐵釘4.5，玻璃5.5，鋸片和美工刀6.5。身上的鑰匙圈如能附上一小片鋸片頭，在日常生活中經常會派上用場，隨處遇見的礦物即可馬上測知硬度，有時還能充當一字起子。但是，別忘了，販售礦物和寶石的店家，是不允許客人使用這類工具，測量硬度是一種破壞性的檢測，即使所測的對象是最高硬度的金剛石，店家還是不放心用這種方法。那麼，銀樓中提供給客人使用的鑽石檢驗筆是什麼?它是利用金剛石有非常高的導熱率的原理，當筆尖觸到金剛石時，筆尖的熱量會急速傳給金剛石而急速降溫，此時筆內的溫度感知器即會響起，反之，當筆尖觸到的是玻璃或是蘇聯鑽則無反應。
硬度是礦物晶體很重要的物理性質之一，自然也受制於晶體構造、化學成分以及瑕疵構造等影響。結晶構造對硬度的影響主要在於鍵結的強弱。由強力共價鍵(註：共價鍵等名詞可查閱高中化學課本)結合而成的晶體包括金剛石、碳化矽、碳化硼、氮化硼、氮化矽等都是硬度很高(大於9)的晶體，在超硬材料應用上具有重要價值。其中碳化矽已經被發展成鑽石的代用品上市，稱為美神萊寶石(Moissanite)，此礦物硬度相當高為9.25(明顯優於蘇聯鑽)，更重要的特性是它的折射指數、色散指數和光澤率皆優於金剛石，若得到適當的切磨，會比金剛石擁有更燦爛的火彩和更明亮的光澤。
金剛石的高硬度主要來自碳原子間強有力的共價鍵，想要在金剛石表面劃上一道刮痕，必須具備足夠破壞這個共價鍵結合的能量才能辦到。同是由碳結晶而成的石墨，同一碳層內之原子間雖然是強有力的SP2鍵結，然而相鄰碳層間卻是以微弱的凡得瓦力相連結，這使得石墨極軟，硬度約1，用指頭即可搓下粉末，或者可以石墨在紙上劃線。現代鉛筆中已不含鉛，而以石墨代替，但純石墨太軟，只好加入黏土硬化成形，而黏土的比例加的愈高，劃出的線條顏色愈淡。
就同一晶體而言，由於晶體本身的異向性(anisotropy)，會使得同一顆晶體上不同的晶面有不同的硬度，甚至於同一晶面上的不同方向，硬度也有所不同。比方金剛石的(111)晶面，是碳原子排列最緊密的面，所以硬度最大，我們可以說這個面是已知自然界中最硬的晶面。在用力敲擊金剛石時，要破壞這晶面比破壞其他晶面困難的多，所以金剛石選擇在此面裂開，而成為解理面，因此，不要以為堅硬如金剛石者也無堅不摧，因而任意地使用它在物體上擦劃，稍有不慎即可能撞碎了昂貴的金剛石。其實，愈堅硬者反而愈易碎(韌度小)，例如，玻璃比起橡膠來說，硬度不小，但若摔落地面，何者易碎，不說亦明。
由於金剛石的(111)硬度最大，同時(111)又是解理面，因此在金剛石的切割與研磨過程中，都要避開這個面，金剛石的研磨技術可以說是充分利用了硬度隨方向改變的特性。在磨金剛石的同一個切面時，不同方向的硬度差異頗大，研磨時間也就不同，因此一顆燦爛型切割的金剛石，有57個研磨面，研磨時都選擇硬度較低的方向研磨，如果以顯微鏡觀察各面上留下來的磨痕，會發現方向都不一樣。相反地，金剛石仿冒品如玻璃或蘇聯鑽的硬度沒那麼高，在研磨時沒有方向的顧慮，因此每一個寶石面上所留下來的磨痕多是同一個方向，這也是實驗室中區分真鑽與仿品的方法之一。
因為金剛石的硬度無人可比，所以常被拿來鑲在鑽頭上，以鑽入堅硬的物體中，因此金剛石也常被稱為鑽石。下列是常需要鑽石鑽頭或鋸片的地方：探採石油時鑽入岩層的鑽頭，開挖隧道的斷面機鑽頭，牙醫用的鑽頭，切割和研磨寶石的鋸片和砂輪片，水泥工切割磚牆用的鋸片等。為何鑽切岩石時特別需要鑽石?因為石英和長石是岩石中主要而常見的礦物，它們的硬度分別是7和6，比普通的鋼鐵還硬，因此非經硬化處理的鋼鑽根本鑽不進。但是鑽石何等貴重，拿來當鑽頭豈不可惜?別擔心，鑲埋在鑽頭裏的都是碎鑽，它們根本不能當寶石。世界上80%以上的鑽石產量皆淪為工業用途，有很大的比例就是用在鑽頭上。其實，鑽石礦中大到能成為寶石的不多，而今天南非開採鑽石的方法是採碾碎岩石再找尋鑽石的工法，這方法很有效率，但也碾碎了不少的大鑽石。除了上述岩石中的碎鑽外，成色不佳的鑽石也常被淘汱，例如黃色和黑色鑽石是比較不受歡迎的鑽石顏色。此外，在切磨鑽石時也會產生一些碎鑽。
既然，鑽石如此堅硬，那用什麼來琢磨鑽石?以前在公車廣告上看到一面某物理補習班的廣告「只有鑽石才能琢磨鑽石」，意指只有明師才能教出英材。鑽石研磨技師在動手之前常在針對每一顆原石的不同特質，選擇不同的鑽石切割型式，例如標準的圓形，或是特殊的梨形或馬眼形，考慮的重點不外乎保留原石的最大重量，或是隱藏內部的瑕疵，決定好切割型式後再利用上述解理的特性，沿某些解理面敲擊或切割。在這裡用「切割」這個字，並不像我們拿小刀在紙上切割，可以直接將紙張一刀割成兩半，技師所使用的是一片鑲有碎鑽的金屬片，利用高速旋轉的碎鑽在原石上磨，硬碰硬，兩敗俱傷，欲研磨的切面成形了，至於碎鑽則消秏掉了。
參考資料 http://www.bamboo.hc.edu.tw/research_publish/textbook/earth01/chapter01/
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