| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 6 2010 Журнал Химиков-Энтузиастов |
|
Определение состава украинских монет В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Многие задавались вопросом: из чего состоят современные монеты? Например, "желтые" украинские монеты номиналом 10, 25, 50 копеек и 1 гривна. Такой вопрос вполне логичен, но оказалось, что ответ на него найти не так и просто.
С одной стороны, информация по количественному составу монет, выпушенных на Западе, легкодоступна. В частности, ее можно найти в электронных источниках. Например, доллар Сакагавеи (англ. Sacagawea dollar) имеет состав: 88.5% Cu, 6% Zn, 3.5% Mn и 2% Ni (внешнее покрытие) 77% Cu, 12% Zn, 7% Mn и 4% Ni (промежуточное покрытие) 100% Cu - основа ("ядро") Аналогичный состав имеет и "президентский доллар" (англ. Presidential Dollar). |
|
|
|
|
|
|
|
Сверху - доллар Сакагавеи, снизу - "президентский доллар" (оба - США)
|
|
|
Монета 10 центов США (дайм) имеет состав: 91.67% Cu, 8.33% Ni Монета в 1 цент США (пенни): 2.5% Cu, 97.5% Zn (цинк, покрытый медью) [К1] |
|
|
|
|
|
Монеты 10 центов и 1 цент (США)
|
|
|
Не являются секретом и особенности строения монет, например, доллар Сакагавеи изготовлен из меди с наружным покрытием из марганцевой латуни. Латунь довольно заметно корродирует, в результате монета может полностью потерять золотистый блеск, однако, по мнению монетного двора это не является недостатком, поскольку патина придает монете "древний" вид. В случае украинских монет возникли проблемы даже с поиском качественного состава (т.е. из каких металлов они состоят). Возможно, состав украинских монет и не является государственной тайной, но, во всяком случае, он не афишируется. В прошлом автор проводил реакции различных металлов с серой. Оказалось, что проволока из чистой меди быстро чернела в растворе серы в толуоле, покрываясь сульфидом меди (I) Cu2S. Зато новенькая украинская монета 25 копеек из медного сплава оставалась в этом растворе блестящей на протяжении нескольких дней, никаких следов коррозии не наблюдалось (Реакция серы с металлами / Химия и химики № 3 2009 - ссылка). На основании этого автор сделал неправильный вывод, что монета содержит никель, поскольку этот металл обладает коррозионной стойкостью во многих средах. Было логично предположить, что медный сплав получил коррозионную стойкость к сере за счет добавки никеля. В пользу этого говорил и тот факт, что "серебристые" копейки СССР и юбилейные монеты номиналом в 1 рубль были сделаны из сплава меди с никелем, который часто используется для имитации серебра. |
|
|
|
|
|
Монеты Советского Союза из сплава меди и никеля
|
|
|
Однако чтобы определить какие металлы входят в состав монеты, необходимо провести ее качественный анализ. Для начала монету нужно растворить. Украинские монеты из медного сплава легко растворяются в азотной кислоте, но есть и другой путь.
Оказалось, что монета из медного сплава номиналом 25 копеек растворилась в концентрированной соляной кислоте на протяжении суток. В ходе растворения было отчетливо видно выделение газа, и можно смело предположить, что это водород. В результате образовался коричневый раствор. Компоненты сплава, которые в ряду напряжений стоят левее водорода, могут реагировать с соляной кислотой непосредственно, а сама медь растворилась за счет действия кислорода воздуха как окислителя (см. Растворяется ли медь в соляной кислоте? / Химия и Химики № 8 2009 - ссылка) 2Cu + 8HCl + O2 = 2H2[CuCl4] + 2H2O В результате образовался коричневый раствор, который при стоянии стал зеленым (за счет потери части хлороводорода). Такие цвета характерны для хлоридных комплексов меди (II). |
Так выглядел раствор после растворения украинской монеты 25 копеек в соляной кислоте 
|
|
Начнем исследование полученного раствора. К нескольким миллилитрам раствора добавим избыток аммиака. Жидкость окрасилась в интенсивно-синий цвет, что доказывает присутствие меди (причем в больших количествах). Cu2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ |
Слева - раствор украинской монеты 25 коп в соляной кислоте. Справа - этот же раствор после прибавления избытка аммиака |
|
В синем растворе выпал гелеобразный осадок. Это могут быть гидроксиды алюминия, олова и магния (или их смесь). Гидроксид цинка в отличие от гидроксидов алюминия, олова и магния растворяется в избытке аммиака с образованием бесцветного комплекса [Zn(NH3)4]2+. Если в монете содержится цинк, он также переходит в раствор. Отфильтруем полученный осадок и промоем его на фильтре аммиаком. Мы получим почти бесцветный осадок, который легко взмучивается в воде. Подействуем на него избытком едкого натра. Большая часть осадка растворится, что доказывает присутствие алюминия (и, возможно, олова). Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] Нерастворимый в щелочи осадок также имеет почти белый цвет и может содержать гидроксид магния Mg(OH)2 и/или гидроксид олова (IV) SnO2·nH2O. Свежеосажденный гидроксид олова (IV) растворим в щелочи, но он может самопроизвольно переходить в нерастворимую форму. [Строго говоря, для обнаружения магния или олова нужно провести качественные реакции на эти металлы]. |
Фильтрование раствора после действия избытка аммиака и промывка осадка 
Осадок гидроксидов после фильтрования и промывки  При добавлении едкого натра большая часть осадка растворилась, осталась только легкая муть, которая после оседания образовала на дне пробирки осадок высотой в несколько миллиметров
|
|
Теперь проверим, содержится ли в монете никель. Для этого к исходному раствору монеты в соляной кислоте добавим избыток аммиака, потом - спиртовый раствор диметилглиоксима (ДМГ). Реакция довольно чувствительна. В случае присутствия никеля должен образоваться розовый (или красный) осадок комплекса никеля с диметилглиоксимом. Однако никакого осадка не образовалось. Раствор окрасился в темно-зеленый цвет (видимо, в результате образования растворимого комплекса меди с ДМГ). |
 При действии диметилглиоксима на аммиачный раствор исследуемого образца розовый осадок не образовался. Следовательно, монета не содержит никеля |
|
Проведем качественные реакции на железо (II) и (III). Напомним, что образование окрашенных в красный цвет роданидных комплексов является характерным для Fe(III). Соли железа Fe(II) дают с раствором красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] темно-синий осадок турнбулевой сини. При добавлении роданида аммония NH4NCS к исходному раствору монеты в кислоте красная окраска не наблюдается. Вторую порцию раствора монеты в кислоте разбавим водой. Зеленая окраска перейдет в голубую (хлоридные комплексы меди (II) превращаются при разбавлении в аквакомплексы). Теперь добавим избыток раствора красной кровяной соли. Образуется желто-коричневый осадок гексацианоферрата (III) меди, однако, синий гексацианоферрат железа не образуется. В состав сплава может входить также цинк. Определение данного металла не проводилось. В случае если читатели решат провести анализ монет на содержание цинка, можно поступить следующим образом. К раствору монеты в соляной кислоте добавляют избыток аммиака. Раствор фильтруют от осадка. При этом отделяются гидроксиды алюминия, олова и магния. Далее раствор аммиачного комплекса меди и, возможно, цинка подкисляют соляной или серной кислотой до сильнокислой реакции и пропускают через него сероводород (или добавляют раствор сульфида натрия). Черный сульфид меди выпадает в осадок, а цинк остается в растворе, поскольку его сульфид растворим в кислотах. Осадок отфильтровывают, избыток сероводорода удаляют кипячением, к фильтрату добавляют раствор щелочи или аммиака. В случае присутствия цинка выпадает белый осадок Zn(OH)2, который растворим в избытке щелочи или аммиака. |
Исследуемый раствор не дает красной окраски с роданидом 
Исследуемый раствор не дает синего осадка с красной кровяной солью 
Если исследуемый раствор разбавить водой, он станет голубым (в результате разрушения хлоридных комплексов меди) |
|
Таким образом, украинская монета номиналом в 25 копеек состоит из сплава меди и алюминия, возможно, она также содержит небольшое количество магния и/или олова. Никель и железо в составе монеты не обнаружены. Сплав меди с алюминием называется алюминиевая бронза. Этот сплав применяется в различных странах для чеканки золотистых монет. Уже после проведения анализа автор нашел в школьном учебнике П.П. Попель, Л.С. Крикля - Химия упоминание, что украинская монета в 1 гривну состоит из сплава меди и алюминия. Чуть позже нашлась и книга И.Т. Коломиец Стандартные монеты Украины 1992-2003 - ссылка. В этой книге приведен качественный состав различных украинских монет. Вернее, даже не качественный состав, а только тип сплава. В частности, монеты номиналом в 1 и 5 копеек изготовляют из нержавеющей стали, двухкопеечные монеты в 1992-1996 годах делали из алюминиевого сплава, но сейчас их также чеканят из нержавеющей стали. Разумеется, нас больше всего интересуют "желтые монеты" номиналом 10, 25, 50 копеек и 1 гривна. Оказалось, что в 1992-1996 годах их делали из латуни, но в наше время их чеканят из алюминиевой бронзы. Таким образом, результаты нашего анализа подтвердились. При более тщательном поиске оказалось, что типы сплавов, из которых сделаны украинские монеты, приведены также и в некоторых электронных источниках. С другой стороны, выяснилось, что некоторые монеты (других стран) из алюминиевой бронзы содержат добавку никеля или марганца. |
|
|
|
|
| Аргентинские монеты из алюминиевой бронзы | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Казахские монеты из алюминиевой бронзы
|
|||
Комментарии читателей
К1
Монета в 1 цент с изображением Линкольна выпускается уже более 100 лет. За это время ее состав несколько раз менялся.
С 1909 по 1942 годы монеты делали из сплава меди (95%) с цинком или оловом (5%). В 1943 году центы чеканились из стали, покрытой цинком (поскольку медь была нужна для военной промышленности - шла Вторая мировая война). С 1943 по 1982 годы монеты снова чеканились из сплава 95 % меди и 5 % цинка или олова. С 1982 года монеты чеканятся из цинка, покрытого медью (суммарный состав: 97.5% цинка и 2.5% меди). Последнее изменение было связано с экономическими соображениями. К2 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. |