Химия и Химики № 3 2016. Украинская монета 5 копеек и соляная кислота. Ukrainian coin of 5 kopecks (stainless steel) and hydrochloric acid

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

Украинские монеты номиналом 1, 2 и 5 копеек делают из нержавеющей стали [1]. Состав нержавеющих сталей может быть различным - в зависимости от их предназначения, но обычно к железу добавляют хром, никель, марганец и другие металлы, которые повышают коррозионную стойкость сплава, жаропрочность, придают механическую стойкость и другие полезные свойства. Серебристые украинские монеты сравнительно устойчивы к действию воздуха и воды, интересно, как они себя будут вести в концентрированной соляной кислоте. Скажу сразу, я ожидал, что реакция не будет бурной, как в случае алюминия и цинка, но растворение произойдет сравнительно быстро.

В стакан поместил монету 5 копеек (вертикально - чтобы удобнее было наблюдать за реакцией) и налил 25 мл концентрированной соляной кислоты. В первые секунды видимых изменений не наблюдалось, потом монета покрылась пузырьками водорода. Чтобы не летел аэрозоль соляной кислоты и газообразный хлористый водород, накрыл стакан влажной тряпочкой. Выделение водорода постепенно усилилось, верхняя часть раствора стала мутной от пузырьков, но бурной реакции не было. Бесцветный раствор стал сначала желтоватым, потом желто-зеленым, затем интенсивно-зеленым, в конце реакции - почти черным. Со временем выделение газа значительно ослабло (это произошло примерно через полчаса). Монета покрылась темно-серым налетом, который легко смывался водой, под ним был светло-серый налет. Гравировка монеты осталась четко видимой.

Снова поместил монету в пустой стакан и залил 25 мл соляной кислоты. Описанные выше процессы повторились. После эксперимента рисунок на монете частично потерял глубину, но оставался полностью видимым. В обоих случаях в растворе осталось значительное количество соляной кислоты, но после определенного предела падения концентрации кислоты скорость реакции значительно замедляется.

Зеленый цвет раствора может свидетельствовать о присутствии в растворе катионов двухвалентного железа, никеля и трехвалентного хрома.

__________________________________________________
¹ Монеты номиналом 2 копейки (Украина) первоначально изготавливали из алюминиевого сплава, они были достаточно легкими, в частности, могли держаться на воде за счет поверхностного натяжения - см. статью Монета плавает на поверхности воды. Floating coin (surface tension) [ссылка]. Теперь монеты 2 копейки делают из нержавеющей стали.

Watch the video / Смотреть Видео (108 Мб, .avi )

После частичного растворения в концентрированной соляной кислоте украинской монеты 5 копеек (материал - нержавеющая сталь) [2] образовался раствор хлоридов железа (II) и хрома (III), в котором остался большой избыток кислоты. Логичным было бы провести качественные реакции на хром и железо (а заодно и на никель), но эти эксперименты пока что пришлось отложить (ввиду отсутствия лаборатории), поэтому решил ограничиться выделением металлического железа из раствора действием алюминия, аналогично [3].

Налил в стакан 10 мл полученного раствора и погрузил в него алюминиевую проволоку. Через несколько мгновений началась бурная реакция: раствор "вскипел" от выделяющегося водорода и сильно нагрелся. Зеленая окраска сменилась на серую (за счет мелких частичек металлического железа, которые образовались в растворе). Перенес проволоку в заранее подготовленный стакан на 300 мл с водой, туда же вылил содержимое стакана с раствором. Стало заметно, что раствор не полностью обесцветился, а сохранил голубовато-зеленоватый оттенок (по-видимому, железо восстановилось до металла, а хром остался в растворе).

Подействовал на стакан магнитом, в результате частички железа собрались возле стенок. Удерживая железо магнитом, вылил раствор, налил в стакан воду.

Металлического железа образовалось немного, но эффект четкий. Во время опыта важно вовремя прекратить реакцию алюминия с соляной кислотой и вылить смесь в воду, поскольку образовавшееся мелкодисперсное железо реагирует с соляной кислотой и растворяется (особенно в горячем растворе кислоты).

__________________________________________________
³ См. статьи Получение железа из водного раствора сульфата железа (II). The precipitation of metallic iron from a solution of iron (II) sulfate [ссылка] и Осаждение металлического железа из раствора хлорида железа (III). The precipitation of metallic iron from a solution of iron (III) chloride [ссылка]

Watch the video / Смотреть Видео (51 Мб, .avi )

Комментарии

^К1 На специализированном форуме http://coinsitk.com/showthread.php?t=1262 коллега нашел примеры состава украинских монет:

Химический состав украинских монет. The chemical composition of the Ukrainian coins

Как видите, "серебристые" монеты сделаны из сплава железа и хрома (16-17% Cr и 82-83% Fe) [образцы № 1 и 2], "желтые" - из алюминиевой бронзы (порядка 10% Al и 90% Cu) [образцец № 3]. "Желтые" монеты из латуни (сплав меди и цинка) [образцы № 4 и 5] ныне не выпускают.

Можно не сомневаться, что состав украинских монет может сильно меняться от партии к партии.

^К2 Уже появились новые украинские желтые монеты номиналом 10, 25 и 50 коп, которые хорошо притягиваются магнитом. Скорее всего, стальная основа монеты покрыта тонким слоем медного сплава.