Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
Химия и Химики № 1 2023 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Brass (Ukrainian coin), acetic acid and hydrogen peroxide - pt.1 Латунь (украинская монета), уксусная кислота и перекись водорода В.М. Вітер |
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Brass (Ukrainian coin), acetic acid and hydrogen peroxide - pt.1 / Латунь (украинская монета), уксусная кислота и перекись водорода
Провести данный эксперимент меня подтолкнули два, на первый взгляд, несвязанных факта.#1. Коллега обнаружил, что смесь: уксусной кислоты (раствор) + перекись водорода растворяет медь и латунь, но слабо действуют на сталь. У него при разборке сломалась сантехническая деталь, латунная резьба осталась внутри гайки из нержавейки. Коллега ее вытравил раствором уксусной кислоты (20-40%) с перекисью, после суток травления остатки резьбы легко выкрутились. #2. Украинские желтые монеты (10, 25 и 50 копеек) первоначально чеканили из латуни, позже - из алюминиевой бронзы, а еще позже - монеты стали магнитится. Дело в том, что для уменьшения стоимости монеты стали делать из низкоуглеводной стали и покрывать латунью - для сохранения внешнего вида (я точно знал, что сталь покрывают каки-то медным сплавом желтого цвета, а что это именно латунь, нанесенная гальваническим способом, - нашел на сайте Национального банка Украины) [K1]. Замысел был объединить "приятное с полезным": заснять химический эксперимент по растворению латуни, но при этом добавить театральности - использовать украинскую монету из стали, покрытую латунью и смесь, которая растворяет медь и латунь, но в идеале не действует на сталь. В результате "золотая" монета в процессе опыта должна стать "серебряной". Есть один способ сделать подобное превращение, но там нужны токсичные соли ртути, чтобы превратить медь в амальгаму (см. статью Как из медной монеты сделать серебряную (амальгама меди) [ссылка]). Ртуть - замечательный металл, а ее соединения - просто супер, но в этот раз решил обойтись уксусной кислотой и перекисью водорода. В стакан поместил монету 10 копеек (2019 год выпуска) - так, чтобы она стояла на ребре и опиралась на стенки. Добавил 10 мл ледяной уксусной кислоты и 20 мл пергидроля (30% раствор перекиси водорода). С поверхности монеты сразу же началось выделение пузырьков газа (кислород). Поверхность стала сначала голубувато-зеленой, потом - темно-коричневой. Время шло, газ выделялся. Сначала - преимущественно с поверхности монеты. Раствор был бесцветным. Со временем раствор приобрел зеленоватый оттенок, позже стал зеленым. Я боялся, что реакция может стать слишком бурной и смесь со временем выплеснется из стакана, но этого не случилось. С поверхности монеты стали отделяться частички темно-коричневого шлама, которые также становились центрами выделения газа. Выделение газа значительно ускорилась. Окраска раствора углублялась, он стал мутным от пузырьков и взвешенных коричневых частиц. Оставил на ночь. Утром раствор стал травянисто-зеленым, извлек монету и обнаружил, что латунное покрытие полностью сошло, осталась блестящая сталь. Сфотографировал монету рядом с аналогичной, но не обработанной в смеси уксусной кислоты и перекиси водорода (так совпало, что у них даже год выпуска одинаковый). Снимать блестящий металл - не совсем просто, пришлось долго играться с освещением. Потом обнаружил, что к необработанной монете пристала какая-то белая частичка. Переснял - качество снимков получилось хуже, поэтому просто зарисовал частичку в графическом редакторе. На видео пришлось дать ускоренный показ процесса реакции - х2, чтобы уменьшить размер видеофайла. Пару слов про химическую суть эксперимента. Медь в ряду напряжений металлов стоит правее водорода, поэтому для ее растворения нужны кислоты-окислители, например, азотная кислота или концентрированная серная кислота при нагревании. Кислоты, которые не являются окислителями (соляная, разбавленная серная, уксусная, фосфорная, лимонная и т.д.), напрямую медь не растворяют [1]. Данные кислоты можно также использовать для растворения меди, но в комбинации с подходящими окислителями (дешевыми, доступными), например, кислородом воздуха, перекисью водорода и т.д. __________________________________________________ 1 Чтобы не усложнять изложение, сделаю сноску. В некоторых случаях кислоты-неокислители растворяют медь за счет явления комплексообразования, которое понижает потенциал меди в растворе. Например, медь растворяется в йодистоводородной кислоте с выделением водорода. Другой вариант - неводные растворители, в которых ряд напряжений металлов отличается от такового для воды. Например, раствор хлороводорода в ацетонитриле растворяет медь с выделением водорода, поскольку для ацетонитрила медь расположена левее водорода в ряду напряжений (ближе к началу - более низкий электродный потенциал). |
Brass (Ukrainian coin), acetic acid and hydrogen peroxide Латунь (украинская монета), уксусная кислота и перекись водорода |
Chemical analysis: qualitative determination of copper (in Ukrainian coin) Химический анализ: качественное определение меди (в украинской монете) |
Chemical analysis: qualitative determination of zinc (in Ukrainian coin) Химический анализ: качественное определение цинка (в украинской монете) |
Комментарии
К1
Вы пишете, что монеты стали "покрывать латунью". В моём представлении, покрытие металлами и сплавами могут быть гальваническими, вакуумным напылением или похожими процессами.Для монет обычно используют чеканку из листа, который ужЕ плакирован латунью. Технология плакировки, как я понимаю, это прокатка листа стали с наложенными листами латуни в данном случае. Подробности я не знаю. В результате на гурте (ребре) монеты виден переход металлов. Кроме указанного состава, латунь с поверхности стали можно селективно стравить медно-аммиачным травителем, основа которого - раствор хлорной меди в водном аммиаке. К1-1 Спасибо. Я, честно говоря, не задумывался о способе производства монет с покрытием. В тексте исправил, чтобы не было сомнительной формулировки. Вспомнил, кстати, как в цеху, где я работал, делали цинковое покрытие на гайках, шайбах, винтах и т.п. мелких изделиях. Обычна ванна щелочного цинкования и барабан, который вращается. Внутрь барабана загружали изделия. Как вариант - использовали корзинку (фото - http://chemistry-chemists.com/N1_2020/ChemistryAndChemists_1_2020-P2-1.html) Так вполне можно делать и монеты с гальваническим покрытием, другое дело - насколько это экономично по сравнению с другими способами. К1-1-1 В барабане монеты могут покрывать. Но чаще чеканят из готового листа. На гурте должно быть видно. К1-1-1-1 Именно на наших монетах я ни разу такого не замечал. Что основа - не латунь можно установить с помощью магнита или, действуя соответствующими растворами на монету. Визуально этого не видно. .... Вспомнил: упоминание про гальваническое покрытие есть на сайте Национального банка. Потому я и решил, что латунь наносят гальваникой. Думаю, что это - причина, почему монеты покрыты именно латунью, а не алюминиевой бронзой. "10 копійок В обігу Дата карбування — 2014 Дата введення в обіг — 01.09.2014 Метал — низьковуглецева сталь з гальванопокриттям латунню Діаметр, мм — 16,3 Товщина монети, мм — 1,25 Вага, г — 1,7 Гурт — рифлений Художник — Лопата Василь Роки карбування — 2014, 2015, 2016, 2019, 2022 https://bank.gov.ua/ua/uah/obig-coin/10_2016" - опять поправил текст статьи. |