ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА МОНЕТНЫХ СПЛАВОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РОССИИ В ИНТЕРВАЛЕ С 1980 ПО 2011 ГОД

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Гимназия №1» г. Печоры

Научно-практическая конференция «Первые шаги в науку»

Секция: химия

 ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА МОНЕТНЫХ СПЛАВОВ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РОССИИ В ИНТЕРВАЛЕ

С 1980 ПО  2011 ГОД

Автор: Головкин Александр, ученик 8б класса

Руководитель: Королева Е.Е., учитель химии

г. Печора, 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

Обоснование темы: Деньги играют важнейшую роль в жизни людей на протяжении всей истории человечества. Первыми настоящими деньгами были металлические монеты. Поэтому было интересно проанализировать качественный химический состав современных монет.

Актуальность: В связи с произошедшими социально-политическими изменениями в России в период с 1980 по 2011 год трижды происходило введение в оборот новых монет.

Новизна исследований: В настоящей работе предпринята попытка комплексного физико-химического анализа сплавов металлов в условиях школьной химической лаборатории.

Цель: Изучение и сравнение качественнного состава монетных сплавов используемых в России в разное время (в интервале с 1980 по 2011 год).

Гипотеза: Монеты изготавливат в основном из меди и железа с добавлением металлов, улучшающих свойства: износоустойчивость, стойкость к коррозии.

Задачи:

1. Провести сбор и систематизацию достоверной информации о физико-химических характеристиках монетных сплавов, используемых в России с 1983 по 2011 год.
2. Провести выбор способов  физико-химического анализа монет, адаптированных к условиям школьной химической лаборатории.
3. Проанализировать физические характеристики (цвет, плотность) и качественный состав ионов металлов, в растворах, полученных при растворении в кислотах.
4. Разработать методические рекомендации по анализу монетных сплавов в школьной химической лаборатории.

Дата и место проведения работ: Практическая часть работы выполнялась в период с октября 2011 по январь 2012 года в школьной химической лаборатории МОУ «Гимназия №1». 

Методика сбора и обработка материала: Для проведения работы использовались приемы качественного анализа ионов металлов, изложенные в методических пособиях по аналитической химии. Определение плотности проводили массово-объемным методом с последущей обработкой методами математической статистики.

В результате проделанной работы определен качественный состав монетных сплавов, разработана методика анализа, применимая в условиях школьной лаборатории.

Проделанная работа позволила установить, что внешне схожие монеты, значительно отличатся по физико-химичесим характеристикам.

Обзор литературы: Монеты Банка России выпускаются монетными дворами под строгим контролем соответствии с техническими условиями, разработанными для каждого вида монет, в которых регламентируются внешний вид номинала, их соответствие утвержденным образцам и технические параметры монеты, контролируемые в монетном производстве. К техническим параметрам относятся: масса монеты, ее размеры, число рифов на боковой поверхности (где они имеются), состав сплава монеты и величина его удельной электрической проводимости, магнитные свойства. В результате поиска информации о составе монетных сплавов в сети Интернет и справочно-правовой системе «Консультант Плюс», выявлено, что в открытом доступе нет подобной информации. На сайте Центрального банка России нет информации о монетах, находящихся в обращении. В разделе «Банкноты и монеты» размещена подробная информация лишь о банкнотах. В результате поисков выявлено, что издания и сайты для нумизматов содержат лишь общую информацию  о составе монет. Информация о составе современных монет приведена в приложении 1.

2. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Деньги играют важнейшую роль в жизни людей на протяжении всей истории человечества. Первыми настоящими деньгами были металлические монеты.

С древнейших времён и до недавнего времени большую часть монет изготавливали из золота и серебра, а монеты низкого достоинства – из меди и бронзы. Со временем широко распространилось производство фальшивых монет либо отсечение от настоящих монет небольших кусочков драгоценного металла. Поэтому с тысячи семьсот двадцать четвёртого года стали выпускаться монеты с рифлёным ободком, чтобы предотвратить «откусывание». [1]

Сплавы представляют собой сочетание двух или нескольких компонентов. Эти компоненты в расплавленном состоянии растворяются друг в друге, а при охлаждении образуют смеси - твёрдые растворы или химические соединения металлов друг с другом.

Основы монетного дела определяются монетной системой, принятой в государстве: законодательно определяются вес монет при чеканке (допускаемая законом граница дозволенных отклонений монет по пробе и весу от образца называется терпимостью, или ремедиумом), выбор металла, основного для данной системы, относительная стоимость монетных металлов по отношению друг к другу (рацио) и др. В соответствии с потребностями товарного обращения чеканятся монеты различного достоинства. В приложении 2 приведена современная монетная система Российской Федерации.

Для чеканки монет в разное время применялись различные металлы и их сплавы. В период 1700-2011 годов в России применялись несколько видов монетных металлов.

Алюминиевая бронза (95% меди, 5% алюминия). Сплав жёлтого цвета, твёрже чистой меди. Стоек к истиранию и внешним агрессивным воздействиям. Применялся в СССР для чеканки разменной монеты в 1926-1957 годах.

Латунь - медно-цинковый сплав желтовато-зелёного цвета. Твёрже чистой меди. Химически и механически менее стоек, чем алюминиевая бронза. Применялась в СССР для чеканки разменной монеты в 1958-1991 годах, в России - в 1992-1993 и с 1997 года.

Мельхиор - сплав красивого серебристого цвета на никелевой основе, содержащий добавки меди и цинка. Механически и химически стоек. Применялся в СССР для чеканки разменной монеты в 1931-1957 годах.

Медно-никелевый сплав серебристого цвета с зеленоватым оттенком. Химически и механически менее стоек, чем мельхиор. Применялся в СССР для чеканки разменной монеты в 1958 - 1991 годах, а также для чеканки памятных и юбилейных монет в 1965 - 1991 годах. Состав сплава для последних в 1975 году был изменён (вероятно, повышено содержание никеля, что придало ему лучший внешний вид и более высокие механические свойства.). Также применялся в России для чеканки разменной монеты в 1992-1993 и с 1997 года. В разные годы состав сплава менялся. [4]

Сталь или другой металл плакированные (покрытые) сплавами жёлтого или серебристого цвета  применялся в СССР для чеканки 10-копеечных монет Государственного банка СССР в 1991 году и в России для чеканки разменной монеты в 1992-1996 (датировка-1992-1993 года) и с 1997 года.

 Некоторые монеты в 1991-2010  годах чеканились биметаллическими, т.е. составными из внешнего кольца из одного металла и вставкой из другого (для этой цели использовались медно-никелевый сплав и латунь). В СССР биметаллическими изготавливались 10 рублей Государственного банка СССР 1991 и 1992 годов, а в России - 50 и 100 рублей 1992 года и юбилейные 10 рублей 2000 - 2010 года.  В приложении 3 приведен внешний вид и состав монет номиналом 1 рубль. [1]

Для определения качества чеканных монет на протяжении всей истории денежного обращения использовались различные физические и химические методы анализа состава монет. Уже в древности люди умели проводить такие анализы. Изначально использовали органолептические и физические методы: “надкусывание” золотых монет, определение веса, плотности, сравнение цвета, блеска, способности плавиться, окрашивать пламя при прокаливании и т.д.

С возникновением и развитием методов аналитической химии в 17 – 18 веках точность оценки  состава монет выросла, появилась возможность подбирать состав сплавов для чеканки монет, чтобы чеканные монеты удовлетворяли требованиям налично-денежного обращения и были достаточно дешевы в изготовлении. Позднее с конца 19 века для анализа состава монетных сплавов стали использовать физические и физико-химические методы анализа (инструментальные): электрохимические, хроматографические, масс – спектрометрические, радиометрические и спектральные.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В качестве объектов для исследования были использованы монеты 1980 – 2009 года.

В таблице 1 приведены характеристики образцов для исследования.

Таблица 1.

1. Определение цвета и плотности монет.

Цвет монет определяли визуально. Плотность определяли трижды  объемно массовым методом и определяли среднее арифметическое значение.  В приложении 4 приведены результаты определения плотности, а в таблице 2 – итоговые значения.

Таблица 2.

2. Растворение монет в растворах серной, соляной и азотной кислот.

Образцы монет растворяли в растворах серной, соляной и азотной кислот. Наблюдали изменение цвета раствора, и растворение монеты через 5 минут, через 1 час и через сутки после помещения в раствор кислоты. В таблице 3 приведены итоговые результаты исследования, в приложении 5 методика приготовления растворов кислот, промежуточные результаты и фотоматериалы.

3. Качественное определение ионов металлов в растворах, полученных при растворении металлов в кислотах.

Растворы, полученные при растворении монет в растворах кислот, подвергли качественному анализу на содержание ионов металлов. Анализ проводился в соответствии с   практическим руководством по аналитической химии [2].

В таблице 4 приведены данные о содержании ионов металлов в растворах, а в приложении 6 методики проведения эксперимента.

Таблица 4.

4. ВЫВОДЫ

На основании проделанной работы можно сделать следующие выводы.

1. Проанализировав литературу, выявили, что монеты изготавливают из медно-цинковых и медно-никелевых сплавов, а так же сплавов на основе железа и покрытием другим металлом.
2. Для проведения анализа в школьной химической лаборатории наиболее подходящим является капельный качественный анализ. Исходя из имеющихся реактивов, представляется возможным определение  железа, магния, марганца, свинца и меди.
3.  Качественным анализом определили присутствие в монетах железа, меди, магния и свинца.
4. Созданы методические рекомендации по изучению качественного состава монет для использования в школьной химической лаборатории.

Выполнив данную исследовательскую работу, я приобрел бесценный опыт планирования химического эксперимента, освоил технику капельного анализа и значительно расширил свой кругозор.

5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Монеты и банкноты России и СССР / С. В. Аксенова, А. В. Жилкин. – М.: Владис, 2008. – 254 с.
2. Основы аналитической химии. Практическое руководство: учеб. пособие для вузов / В.И. Фадеева, Т.Н. Шеховцова.; под ред. Ю.А.Золотова. – М.: высш.шк., 2001. – 463 с.
3.  Полосин В.С. Школьный эксперимент по неорганической химии / В.С. Полосин. – М.: Просвещение, 1987. – 336 с.
4. Ярослав Адрианов,  Русские монеты 1700 - 2000 годов / Я.В. Адрианов. – Пермь: Звезда. – 2007. – 414 с.

http://coins2001.narod.ru/

http://www.cbr.ru/bank-notes_coins/coins/?file=Coins_97/rub_10_97_new.htm

http://moneti-rossii.ru/

http://www.russian-money.ru/Coins.aspx?type=content&id=3085

http://www.cbr.ru/

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Информация о составе монет Российской Федерации

Составлено по материалам сайта Центрального банка Российской Федерации http://www.cbr.ru/bank-notes_coins/coins/?file=Coins_97/rub_10_97_new.htm

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Информация о регулировании обращения монет Российской Федерации

В целях организации на территории Российской Федерации наличного денежного обращения на Банк России возлагаются следующие функции: прогнозирование и организация производства, в том числе размещение заказа на изготовление банкнот и монеты Банка России у организации, изготавливающей банкноты и монету Банка России, перевозка и хранение банкнот и монеты Банка России, создание их резервных фондов; (ст. 34, Федеральный закон от 10.07.2002 N 86-ФЗ (ред. от 07.02.2011) "О Центральном банке Российской Федерации (Банке России)")

Совет директоров принимает решения о выпуске банкнот и монеты Банка России нового образца, об изъятии из обращения банкнот и монеты Банка России старого образца, утверждает номиналы и образцы новых денежных знаков. Описание новых денежных знаков публикуется в средствах массовой информации. (ст. 33, Федеральный закон от 10.07.2002 N 86-ФЗ (ред. от 07.02.2011) "О Центральном банке Российской Федерации (Банке России)")

Изготовление в целях сбыта поддельных банковских билетов Центрального банка Российской Федерации, металлической монеты, государственных ценных бумаг или других ценных бумаг в валюте Российской Федерации либо иностранной валюты или ценных бумаг в иностранной валюте, а равно хранение, перевозка в целях сбыта и сбыт заведомо поддельных банковских билетов Центрального банка Российской Федерации, металлической монеты, государственных ценных бумаг или других ценных бумаг в валюте Российской Федерации либо иностранной валюты или ценных бумаг в иностранной валюте - наказываются лишением свободы на срок до восьми лет со штрафом в размере до одного миллиона рублей или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период до пяти лет либо без такового. (ст. 186, "Уголовный кодекс Российской Федерации" от 13.06.1996 N 63-ФЗ (ред. от 04.05.2011))

Составлено с использованием СПС «Консультант Плюс»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Определение плотности монет

Дата проведения: 8.11.2011, 9.11.2011

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Растворение монет в серной и соляной кислотах

Приготовление растворов кислот: 250 мл воды смешали с 70 мл концентрированной кислоты, перемешали.

Для каждой пробы с помощью мерного цилиндра объемом 10 мл производили отмеривание раствора кислоты объемом 10 мл.

Предварительно взвешенную монету помещали в кислоту и проводили наблюдения через 1 час и через сутки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Методики качественного анализа инов металлов в растворах

Определение качественного состава сплавов проводили дробным методом, используя капельные реакции.

Fe 2+ определяли по реакции с феррицианидом калия (красной кровяной солью). Приналичие железа Fe 2+ образуется синий осадок турбуленовой сини:

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2

Fe 3+ определяли по реакции с ферроцианидом калия (желтой кровяной солью). При наличии железа Fe 3+ образуется темно - синий осадок берлинской лазури:

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- = Fe4[Fe(CN)6]3

Mn2+ определяли по реакции с едким натром и перекисью водорода, наблюдая за образованием темно – бурого осадка:

 Mn2+ + H2O2 + OH- = MnO(OH)2 + H2O

Mg2+ определяли по реакции с моногидрофосфатом натрия Na2HPO4. К 1-3 каплям X добавляли 1-3 капли NH3 и HCl. К полученному раствору добавили 3-5 капель Na2HPO4. После тщательного перемешивания (в присутствии Mg2+), должен был получиться белый – кристаллический осадок.

Pb2+ и Pb4+ определяли по реакции с хроматом калия. К 1-3 каплям X добавляли 1-3 капли хромата калия. В присутствии свинца получается осадок PbCrO4.

Cu2+ определяли, добавляя к опытной пробе концентрированный раствор NH4OH и наблюдая за появлением интенсивно синей окраски вследствие образования иона [Cu(NH3)4]2+:

2Cu2+ + 2NH4OH = (CuOH)22+ + 2NH4+

(CuOH)22+ + 8NH4OH = 2[Cu(NH304]2+ + 2 OH- + 8H2O