PESANTEUR ET ACTION» MOLÉCULAIRES

Après Huyghens, c'est Muschenbroek qui s'est occupé du fait dont il s'agit; mais ce fait a été étudié surtout avec soin, dans ces derniers temps, par le docteur Frankenheim, par M. Seebeck de Berlin, et par M. Rudoîph Franz (i). Le docteur Frankenheim cherchait à rayer les faces du cristal avec des aiguilles ou pointes anguleuses qu'il tenait à la main, et se contentait d'apprécier par le sentiment le degré de pression ou de vitesse nécessaire pour qu'il y eût un commencement d'effet, c'est-à-dire pour qu'on parvint à saisir une première apparence de strie. On a songé à remplacer ces essais à la main par des épreuves faites avec des appareils auxquels on peut donner le nom de scléromètres, parce qu'ils sont destinés à fournir une mesure de la force nécessaire pour produire un commencement de strie, et par conséquent de la résistance que le cristal lui oppose; et c'est cette résistance qu'on appelle dureté, Muschenbroek a eu le premier l'idée de ce genre d'épreuves (voyez sa Dissertation physique, publiée en 1729, p. 669) ; le docteur Seebeck et M. Franz l'ont réalisé, chacun de son côté, et par des moyens à peu près identiques, et qui consistent à rendre semblables toutes les conditions de l'expérience, à l'exception d'une seule, dont les variations puissent se mesurer avec précision.

Les appareils qu'ils ont employés ont de l'analogie avec celui dont s'est servi Coulomb dans l'étude des lois du frottement. La plaque du minéral à rayer est maintenue horizontalement sur un châssis de bois solidement établi. La pointe, ou le fragment anguleux du cristal, qui doit servir de frotteur, est enchâssée dans une monture disposée verticalement au-dessus de la plaque, et elle est pressée de haut en bas par un poids. C'est la pointe qui se meut horizontalement sur le cristal immobile, ou bien le cristal lui-même, qui est entraîné avec le petit charriot qui le porte; . et l'un ou l'autre de ces mouvements est produit par une corde horizontale, qui va s'enrouler sur une poulie de renvoi, et à l'extrémité de laquelle est suspendu un bassin, dans lequel on ajoute la quantité de poids nécessaire. Dans cette manière d'opérer, il n'y a que deux éléments dont on puisse disposer à volonté, savoir: le poids qui produit la pression et celui qui produit la vi-

(1) D* Frankenheim, De Crystotlorum Cohmstone; Breslau, 1829. Idem, Dû Uhre von der Cetosfefi» p. 328 j Breslau, 1836. D* Seebeck, Mém. sur kt dureté dans les cristaux-, Hartmann' s Jahr bûcher der Minéralogie, tome I,. p. Ï23. Tranz (Rudolph), Mém. sur le même sujet; Annales de Poggenàorff, IflfcifLXXX; 18S0. r r

tesse. On fait en sorte qu'un de ces éléments soit constant dans toutes les épreuves comparatives, et que l'autre seul soit variable. En ayant recours à ces divers procédés, les observateurs que j'ai cités ont déjà pu constater plusieurs faits intéressants.

M. Frankenheim a reconnu que les variations de la dureté étaient toujours en rapport avec la symétrie du cristal, et qu'elles étaient aussi liées intimement aux directions des clivages les plus faciles. Ainsi, i° la dureté est la plus faible sur les faces de clivage les plus nettes ; par conséquent, sur une pareille face, la dureté est inférieure à ce qu'on peut appeler la dureté moyenne ou absolue du corps. a° Sur une face quelconque, non clivable, la dureté est la plus petite dans la direction perpendiculaire à la ligne d'intersection de la face avec celui des clivages obliques, qui est le plus facile ; elle est la plus grande, dans la direction parallèle à la même intersection. 3° Sur une ligne perpendiculaire à rareté d'intersection d'un plan de clivage avec la face examinée, la dureté est plus faible, si l'on raye en allant vers l'angle obtus formé par les deux plans, et plus grande, si l'on raye au contraire en allant vers l'angle aigu. Si la face est coupée par plusieurs clivages, la direction de plus grande dureté se rapproche généralement de celui des clivages qui est le plus net.

Voici quelques-uns des résultats obtenus pour les substances les plus communes. Dans la fluorine (ou spatb fluor), et sur les faces du cube, la plus grande dureté a lieu dans la direction des diagonales, et la plus faible dans celle des arêtes; sur les faces dej'octaèdre se montrent les plus petites variations dans la valeur du caractère.

Dans le sel gemme, et sur les faces du cube, c'est au contraire dans la direction des diagonales qu'on observe la plus faible dureté, et la plus grande a lieu parallèlement aux arêtes.

Dans la blende, sur les faces du dodécaèdre rhomboïdal, la dureté maxima répond à la grande diagonale du rhombe, et la dureté minima à la petite.

Dans le calcaire, sur les faces du rhomboèdre de clivage, le maximum de dureté a lieu dans la direction de la petite diagonale (ou diagonale oblique), quand on raye en descendant du sommet vers l'angle inférieur du rhombe; selon MM. Franz et Grailich, le minimum aurait lieu pour la même direction, mais en remontant vers le sommet,* et la dureté moyenne répondrait à la grande diagonale. Les premiers observateurs, MM. Frankenheim et Seebeck, étaient arrivés à des résultats différents, en

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ce qui concerne les rapports de dureté de cette dernière ligne avec la première»

Dans le quarz, sur les faces prismatiques, la dureté est plus grande dans la direction horizontale que dans la direction verticale; et dans celle-ci» on peut constater des différences, en rayant successivement de haut en bas et de bas en haut, ce qui s'accorde avec le caractère rhomboédrique de la structure cristalline.

Dans la topaze» les bases sont plus tendres que les pans, et sur ceux-ci, la direction de la dureté minima est parallèle à l'axe.

Dans le gypse» la face la plus tendre est celle du clivage le plus facile ; il en est de même du disthène. Dans cette dernière substance, les différences sur la même face peuvent s'élever du simple au double. Entre les faces du premier clivage et du second, les variations sont telles, que la première face est rayée facilement par une pointe d'acier, tandis que la seconde ne peut l'être que par la topaze (i).

Ces observations prouvent combien il serait important que la physique dotât la minéralogie d'un instrument plus parfait que ceux qu'elle possède aujourd'hui, et qui serait propre à donner la mesure exacte des plus petites différences de la dureté dans les minéraux. Il en résulterait pour le cristallographe un moyen de plus d'étudier les variations de la structure des minéraux en différents sens, et de constater l'identité ou la non-identité des lignes ou des faces cristallines. L'invention d'un bon scléromètre n'intéresserait d'ailleurs que la physique des cristaux : elle aurait peu d'influence sur la détermination des espèces minérales. Dans la pratique de la minéralogie, on fait complètement abstraction des variations de la dureté, qui sont en général assez petites dans la même substance, et l'on considère cette propriété dans sa valeur moyenne, comme si c'était une valeur absolue. Pour évaluer, non pas rigoureusement, mais d'une manière approximative, les différences de dureté que nous offrent les minéraux, on a recours au moyen suivant. Supposons qu'après avoir formé la série de tous ces corps, rangés par ordre de du-

(1) Les artistes qui polissent les cristaux, en se serrant pour les user de poudres de certains degrés de dureté, ont eu souvent l'occasion de remarquer que les différentes faces d'un même cristal se prêtent au polissage avec plus ou moins de facilité; et, par exemple, qu'il est beaucoup plus difficile de polir le spath dislande sur les faces de troncature des sommets que sur les faces do clivage du rhomboèdre.

reté, depuis le plus tendre, qui est le talc, jusqu'au plus dur, qui est le diamant, on choisisse dans cette série dix ternies de comparaison, à distances telles l'un de l'autre qu'ils comprennent entre eux un grand nombre de minéraux, et qu'on puisse considérer leurs différences de dureté comme à peu près égales. En représentant alors les degrés de dureté de ces points fixes par les dix premiers nombres, on formera une échelle à laquelle on rapportera tout autre minéral, qui se trouvant nécessairement compris entre deux termes consécutifs de l'échelle, aura pour mesure de sa dureté un nombre fractionnaire. Ce moyen, employé d'abord par Rome de Plsle, et ensuite par Mohs, est aujourd'hui généralement usité en minéralogie.

Voici les termes qui composent l'échelle comparative de dureté, avec les nombres qui les représentent :

Le talc i

Le gypse a

Le calcaire 3

Le fluor 4

L'apatite 5

L'orthose, . . . , 6

Le quarz 7

La topaze 8

Le corindon 9

Le diamant 10

Si maintenant on veut exprimer le degré de dureté d'un autre minéral quelconque, de l'émeraude par exemple, on verra, en comparant ce minéral aux différents termes de l'échelle précédente, qu'il raye le quarz, et qu'il est rayé par la topaze : sa dureté est donc intermédiaire entre celles de ces deux termes, et peut être représentée par le nombre fractionnaire 7, 5, compris entre 7 et 8.

Il est quelques autres propriétés, dépendantes de la cohésion, et dont nous devons parler ici, pour les définir nettement, et empêcher qu'on ne les confonde avec la dureté, telle qu'on l'entend en minéralogie. On nomme ténacité, la résistance à la force mécanique qui tend à rompre un minéral, telle qu'un choc ou une traction. Un minéral trè?-tenace se brise avec la plus grande difficulté; un minéral fragile ou facile à casser a très-peu de ténacité: la fragilité est donc opposée à la ténacité. Ces deux pro: priétés sont indépendantes de. la dureté proprement dite* H, Je*.