Hydrochloric acid and Ukrainian 5 hryvnias coin. Соляная кислота и украинская монета 5 гривен

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Hydrochloric acid and Ukrainian 5 hryvnias coin - pt.1 / Соляная кислота и украинская монета 5 гривен

Поместил монету 5 гривен в стакан, с помощью стеклянных палочек и пробирки закрепил, чтобы монета располагалась вертикально. Добавил концентрированную соляную кислоту.

При этом умудрился пролить кислоту на бумагу (которая служила нижним фоном). В местах контакта бумаги с кислотой выделился газ. Ничего: нет худа без добра - я провел качественную реакцию на карбонат-ион (карбонат кальция добавляют в белую бумагу, а при реакции кислоты и мела выделился углекислый газ).

Зато водород выделяться не спешил - реакция металла (монеты) с кислотой сначала не была заметна. Я успел заменить "подмоченный" фон, выставить фокусировку камеры, подобрать освещение, а водорода нет (снимать блестящие предметы такие, как монета - непростая задача).

Первые пузырьки заметил минут через 15 после начала эксперимента. Примерно через час пузырьков стало заметно больше, раствор окрасился в желтоватый цвет. Монета 5 гривен реагировала примерно так же, как и монета 2 гривны. Думаю, что у них аналогичное гальваническое покрытие.

На следующий день монета стала темно-серой, рисунок частично стравился, но остался виден. Раствор - зеленовато-желтый, слабое выделение пузырьков водорода все еще продолжалось. Кислота - осталась в явном избытке (белый дым, запах хлороводорода).

Вы спросите, какой смысл помещать в кислоту монеты разного номинала, если выглядят они одинаково - а это позволяет допустить, что у них идентичное (или схожее) гальваническое покрытие? Дело в том, что монеты 1 и 2 гривны с одной стороны, и монеты 5 и 10 гривен - с другой совсем по-разному реагировали на магнит (см. Ukrainian coins and magnet. Украинские монеты и магнит [ссылка]). Первые - легко притягивались, последние - заметно не притягивались ферритовым магнитом и с трудом притягивались неодимовым. Сначала я допустил, что монеты 5 и 10 гривен сделаны из более качественной стали (нержавейка с более высоким содержанием легирующих металлов), но потом прочитал, что их делают из цинкового сплава с гальваническим покрытием. Значит, к магниту притягивалось только покрытие (вероятно - никель), но не материал основы монеты.

Логично ожидать, что после того, как кислота проест покрытие насквозь хотя бы в одной точке, начнется бурная реакция соляной кислоты с цинковым сплавом. Пока такого не наблюдалось. Оставил монету в кислоте на выходные: если повезет, в понедельник увижу результат - разрушение основы ("матрицы") монеты.

Наступил понедельник, с горем пополам добрался до роботы (была воздушная тревога) и... увидел: в стакане с кислотой и монетой мало что поменялось. Зеленовато-желтая окраска раствора стала более интенсивной, но сама монета изменилась мало: ожидаемого обвального разрушения внутренней части монеты (цинковый сплав, если верить информации из сети) не произошло.

Не сразу смог понять, почему в помещении пахнет не соляной кислотой, а аммиаком (вытяжка на выходных, естественно была выключена), потом вспомнил про фильтр, через который фильтровал аммиачный раствор монеты, - я забыл его на столе (об этом процессе - чуть ниже).

Determination of nickel (Ukrainian 5 hryvnias coin) - p.2 / Определение никеля (украинская монета 5 гривен)

После суток реакции монеты 5 гривен и концентрированной соляной кислоты образовался желтый раствор. Как и в случае с монетой 2 гривны необходимо было определить в нем никель. Качественная реакции - та же: образование красного осадка комплекса никеля с диметилглиоксимом. Реакция простая, специфичная и эстетичная: даже, если у меня в распоряжении был не лимитированный набор реактивов, от данного метода не стоило бы отказываться в пользу другого.

К 10 мл концентрированного раствора аммиака в колбе добавил 3 мл раствора монеты в соляной кислоте. Сразу же образовалось много дыма (еще ДО добавления раствора) - это хлорид аммония. В результате реакции выпало немного бесцветных хлопьев, раствор слегка окрасился. Интенсивность окраски получилась насколько слабой, что цвет я не смог различить (должен быть - фиолетовый). Никеля в отобранной пробе раствора явно мало (за счет того, что общая концентрация металлов в солянокислом растворе в этот раз была, видимо, ниже, чем в аналогичном опыте с монетой 2 гривны). Решил оставить все, как есть, не добавлять дополнительные порции раствора монеты в кислоте, поскольку реакция на никель с диметилглиоксимом - довольно чувствительная.

Отфильтровал осадок, к фильтрату добавил насыщенный раствор диметилглиоксима в спирте. А дальше пришлось пережить несколько неприятных минут. Вместо ожидаемого красного цвета раствор стал… коричневым. Так вел себя кобальт (присутствие заметных количеств которого в монете маловероятно - слишком ценный металл), но никель должен дать красный (или розовый) осадок.

Со временем заметил, что раствор у поверхности стал слегка розовым, потом стало заметно образование розовых хлопьев по всему объему, потом - осадка стало много (уже красного).

Никель обнаружен. Наверняка это - материал покрытия (или один из его компонентов). На гальванике поверх железа обычно кладут медь, потом - никель, сверху - хром. Иногда - медь по стали, а по меди - сразу хром (без промежуточного слоя никеля). Хром сверху нужен, потому что он твердый и устойчивый к истиранию. В монете 2 гривны хром обнаружить не удалось. Возможно, хромового покрытия на монете и не было (анализ нужно было делать систематически и в надлежащих условиях, а не "на коленках" - чтобы потом не сомневаться в результатах). В монете 5 гривен хром определять не пробовал.

Позже понял, почему анализируемый раствор после прибавления диметилглиоксима сначала стал коричневым. Никелевый комплекс данного лиганда практически нерастворим в воде - на этом свойстве основано количественное определение никеля гравиметрическим методом. Но... в органических растворителях никелевый комплекс диметилглиоксима вполне растворим, причем сам комплекс ярко-красный в твердом виде, а его растворы в органике - желтые. Диметилглиоксим я добавлял к исследуемому раствору именно в виде его раствора в спирте, причем количество спирта была сопоставимо с количеством анализируемой пробы, поэтому сначала получился желтый раствор, а только потом стал формироваться красный осадок.

Как я догадался? Во время монтажа видео эксперимента. Раствор диметилглиоксима в спирте я добавлял к анализируемой пробе дважды. После первого раза сначала образовался желтый раствор, из которого стали формироваться малиновые хлопья осадка. Добавил еще одну порцию диметилглиоксима в спирте - хлопья растворились (возможно, неполностью) с образованием желто-коричневого раствора, из которого потом выпал красный осадок. Но желтый цвет частично остался: из-за высокой концентрации спирта в растворе часть комплекса так и осталась в растворенном виде.

Понял бы раньше - можно было бы добавить в раствор воды. И сейчас - не поздно, но придется все делать заново.

Век живи - век учись (дураком помрешь!)

Nickel - dimethylglyoxime - EDTA - hydrochloric acid - pt.3 / Никель - диметилглиоксим - ЭДТА - соляная кислота

В результате качественной реакции на никель в растворе, который образовался при обработке монеты 2 гривны соляной кислотой, образовался комплекс никеля с диметилглиоксимом. Красный осадок, который дал суспензию в растворе. Что с этим комплексом можно сделать дальше?

Точного порядка прибавления реагентов уже не помню, но во время работы над диссертацией я провел такой эксперимент: либо к осадку комплекса никеля с диметилглиоксимом добавил раствор ЭДТА и осадок растворился, либо к аммиачному раствору соли никеля я добавил сначала ЭДТА, а потом уже - раствор диметилглиоксима, в результате характерный красный осадок комплекса не образовался - остался фиолетовый раствор аммиаката никеля.

(ЭДТА - двухнатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - широко используется в химическом анализе и в промышленности).

Почему бы не воспроизвести эксперимент? А заодно и проверить, правильно ли я все запомнил?

Нашел ЭДТА - почти раритетную упаковку - бумажный пакетик, внутри - полиэтиленовый пакет с коричневатым порошком. В таких пакетиках раньше продавали реактивы в мелкой фасовке для фотографов. Было это в эпоху серебряной фотографии. Тогда в городах были специальные фотомагазины, в которых продавались: фототехника, фотоматериалы и реактивы для их обработки (проявление, закрепление фотопленки и фотобумаги, тонирование и т.д.) Много фотографов пользовались готовыми составами, например: проявитель и закрепитель - для проявление изображения на фотопленке или фотобумаге и для его "закрепления" (стабилизации), соответственно. Или вообще: шли в специальное фотоателье, где за плату вам проявляли пленку, а потом - печатали фотографии из наиболее удачных кадров пленки. Печатали, разумеется, не на принтере, как сейчас, а тоже фотографическим способом: проявленную фотопленку использовали, чтобы экспонировать фотобумагу.

Небольшая часть фотографов пользовалась не готовыми проявителем и закрепителем или услугами фотоателье, а готовила составы для обработки пленки и фотобумаги самостоятельно - из исходных веществ. Это был один из тех видов искусства, который теперь забывается. Примерно, как наскальная живопись. Вот для такой кучки энтузиастов и продавали в фотомагазинах реактивы. Разумеется, их покупали не только фотографы, но и химики-любители - для своих экспериментов.

Когда фотомагазины закрыли, а серебряная фотография почти отошла в прошлое, это стало ударом не только по химическим производствам, которые выпускали реактивы и материалы для потребностей фотографии, но и по химикам-любителям. Ничего не поделаешь: прогресс - палка с двумя концами. Тем более, что в наше время реактивы можно купить у многочисленных фирм, которых в совковые времена не было по определению (запрет частного бизнеса).

Одна из таких упаковок у меня осталась - с детских времен. ЭДТА внутри был коричневатый и давал желтоватый раствор. Даже технический ЭДТА я привык видеть белым: этот явно был более грязным. Не все в "старые-добрые" времена было хорошим. К счастью, для нашего эксперимента это непринципиально.

Итак, взял 1.5 г ЭДТА, попробовал растворить его в 10 мл дистиллята. Посмотрел растворимость ЭДТА (двухнатриевая соль) - около 10 г на 100 мл воды при 20°С: добавил еще 10 мл дистиллированной воды. Добавляю ЭДТА к комплексу никеля с диметилглиоксимом - и ничего. Окраска не исчезает. Решил дать избыток ЭДТА - насыпал в стакан несколько грамм, добавил дистиллята и аммиака (чтобы среда была гарантированно щелочной). При добавлении аммиака не растворившийся ЭДТА почти полностью растворился (видимо, растворимость четырехзамещенной "натриево-аммониевой" соли выше, чем двухзамещенной натриевой). Добавляю этот раствор к осадку никелевого комплекса диметилглиоксима, перемешиваю - ничего. Причем в этот раз использовал не все количество, а отлил немного раствора с красным осадком. Значит, в ЭДТА никелевый комплекс диметилглиоксима не растворился.

Хорошо, а в чем его можно растворить, чтобы заснять эксперимент? В кислоте. Проблема в том, что я в исследуемый раствор уже "нашуровал" ЭДТА - в кислой среде он перейдет в соответствующую кислоту (этилендиаминтетрауксусная кислота), которая плохо растворима в воде и выпадет в осадок. Ее осадок бесцветный, поэтому заметить исчезновение красной окраски диметилглиоксимата никеля можно и в ее присутствии, но теряется наглядность.

Разве это проблема: снова получить никелевый комплекс диметилглиоксима и разрушить его добавлением кислоты? Теоретически - не проблема, но на практике солей никеля у меня под рукой не оказалось, а раствор монеты (2 гривны) в кислоте я успел вылить.

Решил совместить приятное с полезным: поставил растворяться в соляной кислоте другую монету, но в это раз уже не 2 гривны, а 5 гривен, т.к. был почти уверен, что и она покрыта никелем (или его сплавом). Сначала - засниму процесс растворения в кислоте, потом - добавлю раствор в избыток аммиака, отфильтрую нерастворимые гидроксиды и проведу качественную реакцию на никель в фильтрате. Если красный комплекс никель-диметилглиоксим образуется, - добавлю к нему избыток соляной кислоты.

Растворение монеты 5 гривен в кислоте описано выше (если быть точным, - пока я пишу эти строки, монета еще находится в стакане с соляной кислотой), там же описана качественная реакция на никель (в полученном растворе).

Теперь - растворение комплекса никеля с диметилглиоксимом в соляной кислоте. Это - вторая попытка разрушить данный комплекс "на камеру".

Я специально получил осадок комплекса никеля с диметилглиоксимом из монеты 5 гривен (как это описано выше).

Фильтровать осадок от маточного раствора не стал, добавил концентрированную соляную кислоту в колбу, где ранее проводилось осаждение. Осадок растворился, образовался светлый зеленовато-желтый раствор (примерно, как исходный раствор монеты в соляной кислоте, только цвет менее интенсивный). Растворение произошло не сразу: пришлось добавлять соляную кислоту и перемешивать в несколько заходов, поскольку в растворе был большой избыток аммиака (само собой, над раствором образовался белый дым хлорида аммония - как же без него, если есть аммиак и хлороводород!)

Upd. Позже, выполняя эксперимент с ружейной гильзой, я заметил, что в моем аммиаке (в растворе аммиака, который я использовал для осаждения гидроксидов и перевода в аммиачный комплекс никеля) присутствуют белые хлопья, которые образовались в результате разрушения стекла [ссылка]. В нашем случае это непринципиально, поскольку осадок отфильтровывается.

Тем более, что для опыта с гильзой использовались уже остатки аммиака раствора - с дна бутылки. Для экспериментов с монетой - использовался верхний слой, который содержал осадка значительно меньше или не содержал его вовсе.

Nickel - dimethylglyoxime - EDTA (second experiment) - pt.4 / Никель - диметилглиоксим - ЭДТА (второй эксперимент)

Выше описано (и показано), что красный осадок комплекса диметилглиоксима с никелем не растворился в ЭДТА. Но есть и альтернативный вариант эксперимента: к аммиачному раствору соли никеля сначала добавить ЭДТА (избыток, с избытком аммиака), хорошо все перемешать, а уже потом добавить раствор диметилглиоксима в спирте. Точно не помнил, но склонялся к тому, что именно так я и делал раньше.

У меня была монета 5 гривен, которая уже четыре недели находилась в стакане с соляной кислотой. Монета покрылась серым налетом, визуально реакция прекратилась, хотя кислота не израсходовалась: помимо запаха про это свидетельствовала универсальная индикаторная бумажка, которая от контакта с раствором становилась малиновой (сильнокислая среда).

Взял 2 мл раствора монеты в кислоте, добавил в избыток аммиака (аммиак предварительно профильтровал и убедился в отсутствии в нем твердых частиц). В этот раз в результате реакции не было белых хлопьев - только муть. Цвет раствора тоже был неразличим. Взял 0.5 г ЭДТА, добавил немного воды и аммиака, перемешал до растворения, прибавил к аммиачному раствору никеля, перемешал. Имеем: никель, аммиак и явный избыток ЭДТА.

Дальше к этому раствору спиртовый раствор ЭДТА (по капле). И.. ничего! Осадок комплекса никеля с диметилглиоксимом не образовался, красная (или какая-либо другая) окраска - тоже не появилась. другими словами, комплекс не образовался в присутствии ЭДТА.

Когда я написал "ничего", то имел в виду "ничего существенного", но было нечто - несущественное с точки зрения химии, зато интересное. Интересное, но я бы не сказал, что приятное.

Итак, как только я добавил раствор диметилглиоксима, начал перемешивать и успел убедиться, что нет: ни окраски комплекса, ни его осадка... в этот момент начал мерцать свет. Не пред глазами, а на видео. Такое бывает из-за того, что частота лампы (переменного тока в сети) слишком низкая. Причем я уже успел убедиться, что зависит это не только от лампы, но и от условий съемки. Достаточно отдалить камеру, поменять фон - и мерцание может исчезнуть. Только я прямо сейчас снимаю эксперимент, а для повторного дубля - мало аммиака: тут не до игр с освещением. Убираю белый лист бумаги, который служил фоном. Не помогло, выключил, сместил камеру - помогло.

Пока я игрался, заметил малиновую окраску на стенках стакана: в одном месте туда попал раствор соли никеля, но НЕ попал ЭДТА. А потом - попал диметилглиоксим и пожалуйста: малиновая окраска комплекса. При перемешивании окраска исчезла: т.е., комплекс не только не образуется в присутствии ЭДТА, но и распадается при контакте с ним сразу после образования.

Как исправить мерцание на видео? Раньше я видел такую опцию на youtube, но теперь не нашел. Почитал в сети. Способы есть - с помощью специальных программ обработки. Например: копируем видеодорожку, делаем копию полупрозрачной, смешаем на один кадр, совмещаем с оригиналом. В программе, которой я пользуюсь, такой опции либо нет, либо я не знаю, где ее искать. Решил: не произведения же искусства я снимаю, а химический ролик. Его цель показать: осадок не образуется. Поэтому сейчас просто возьму и вырежу фрагмент с мерцанием.

Ukrainian coins of 2 and 5 hryvnias and hydrochloric acid - pt.5 / Украинские монеты 2 и 5 гривен и соляная кислота

Выше были описаны эксперименты по действию концентрированной соляной кислоты на украинские монеты 2 и 5 гривен. [1]. Тогда меня более всего интересовали две вещи: сам процесс (реакция) и раствор, который образовался в результате взаимодействия материала монеты с кислотой (для последующего анализа). А что в конечном итоге произошло с монетами? (В результате действия кислоты).

Странный вопрос! При нормальных обстоятельствах в лаборатории таких вопросов возникать не должно. Ставишь эксперимент - получаешь результат. В нашем случае в планы вмешалась война: блэкаут и проблемы с транспортом. Потом еще - неожиданная командировка на неделю. Поэтому монеты и кислота оказались предоставлены сами себе.

Монета 2 гривны пробыла в кислоте около 2 суток. Результат: поверхность стала серой, рисунок монеты преимущественно стравился, но все еще был виден. На поверхности образовалось несколько очагов язвенной коррозии. Однако, прорыв поверхностного слоя не вызвал обвальной коррозии.

Раствор остался с сильным запахом хлороводорода (т.е., сильнокислая среда - кислота не израсходовалась на реакцию с металлами).

Монета в 5 гривен пробыла в концентрированной соляной кислоте более 3-х недель. Поверхность также была серой, но каверн не наблюдалось. Со стороны портрета Хмельницкого рисунок преимущественно стравился, но частично остался видим. Со стороны номинала монеты рисунок остался четким.

Среда осталась сильнокислой (после трех недель взаимодействия), что было видно не только по покраснению индикаторной бумаги: раствор ощутимо пах соляной кислотой. Другими словами, монета прекратила растворяться не потому, что хлороводород в растворе прореагировал. Значит, дело в пассивации поверхности.

Я успел предположить, что монета 5 гривен слабо притягивается к неодимовому магниту потому, что немагнитная основа (подложка) покрыта магнитным слоем никеля (ранее прочитал, что монеты 5 и 10 гривен делают из цинкового сплава с гальваническим покрытием). Раз так, после обработки кислотой это слой должен раствориться, и монета 5 гривен больше не должна притягиваться к магниту. Попробовал - прекрасно притягивается. Или внутренний материал монеты все-таки магнитный (возможны разные нарушения технологии - даже если монеты должны делать из немагнитного цинкового сплава). Или ферромагнитное покрытие было стравлено (разрушено) неполностью.

Дальше я должен был подытожить промежуточные результаты. Потом - спланировать и поставить новые эксперименты (пока не будет получен окончательный результат) и только потом - писать статью. Не важно, что это: детский опыт с монетой или Манхэттенский проект - в обеих случаях нужно поставить задачу, спланировать ее выполнение и поставить эксперимент. Потом - корректировать планы, в зависимости от полученных результатов. Затем - новый эксперимент. И так - пока вы не получите желаемый результат.

Жизнь внесла коррективы: не факт, что эксперимент удастся продолжить - в ближайшее время. Поэтому решил, что лучше описать недоделанный опыт и выложить "сырой" (частичный) результат, чем ждать "небесных пирожков" (возможности завершить эксперимент, которая будет обязательно, только - неизвестно когда).

Выкладываю все, как есть. Будет возможность - доделаю и опишу (либо отдельным разделом статьи, либо в дополнение к данному). Не получится - пусть хоть так.

P.S. Пока писал - отключили свет. Вне графика. Хорошая вещь эти литий-ионные аккумуляторы - благодаря им я могу писать статью дальше. Чуть позже - сирена тревоги (из телефона, т.к. внешние сирены без электричества не работают). Романтика.

__________________________________________________
¹ См.: Hydrochloric acid and Ukrainian 2 hryvnias coin - pt. 1 / Соляная кислота и украинская монета 2 гривны [ссылка];

Hydrochloric acid and Ukrainian 5 hryvnias coin - pt.1 / Соляная кислота и украинская монета 5 гривен [ссылка].

После обработки концентрированной соляной кислотой монета 5 гривен притягивается к неодимовому магниту не хуже, чем до обработки