Занимательная химия для детей и взрослых - Илья Леенсон

С теорией мы разобрались и теперь понятно, как химики определили из эксперимента долю каждого из изотопов хлора в их смеси. Точно такие же выкладки применимы и к монетам. Различие в массах «изотопных» разновидностей гривенников и полтинников 2006 г. (1,9 и 1,85 г для 10 коп. и 2,9 и 2,75 г для 50 коп.) невелико – всего 2,7 и 5,5 % (у хлора разница составляет 5,4 %, а у американских центов – целых 19,3 %). Тем не менее точное взвешивание нерассортированной кучи монет дает возможность рассчитать, сколько в них монет каждого сорта – по массе, либо по числу монет, если подсчитано общее число монет. Если монеты рассортировать по годам (это легко сделать с помощью магнита), можно проверить правильность проведенных выкладок. С хлором, увы, такой фокус с магнитом не проходит, и для разделения изотопов используются сложные и дорогостоящие методы (правда, некоторые из них могут использовать разное отклонение тяжелых и легких ионов хлора в магнитном поле).

А вот еще один очень красивый опыт с американскими центами (впервые его предложили канадские преподаватели химии). На уроках химии учащимся раздают по три одноцентовые монетки и специальный картонный конвертик с отверстиями по диаметру монет, заклеенными с двух сторон целлофаном. Первую монету сразу кладут в конверт – она служит образцом. Две другие монеты кладут в фарфоровую чашечку с концентрированным раствором щелочи и порошком или мелкими гранулами цинка на дне и осторожно нагревают на водяной бане (использование защитных очков на уроках химии в американских школах является абсолютно обязательным!). Довольно скоро медные монеты становятся «серебряными» – они покрываются тонким блестящим слоем цинка. С помощью щипцов монеты осторожно вынимают из чашечки и промывают водой. Одну из них высушивают и кладут в конверт, а вторую, держа за гурт (ребро монеты) щипцами, вносят на несколько секунд в верхнюю часть пламени газовой горелки. Происходит настоящее чудо: «серебряная» монета мгновенно превращается в «золотую»! Не такой ли опыт показывали средневековые шарлатаны, превращавшие на глазах у изумленной публики «серебряные» монеты в «золотые»? (Правда, им проще было амальгамировать золотую монету, то есть покрыть ее тонким слоем ртути, а затем сильно нагреть: при высокой температуре ртуть быстро испаряется.) Полученную «золотую» монету сразу же охлаждают водой, чтобы предотвратить окисление ее поверхности. И третья монета занимает оставшееся место в конверте, который заклеивается и остается у учащегося, чтобы он мог рассказать дома, какие у них в школе замечательные уроки химии.

Почему монета из «серебряной» становится «золотой», объяснить просто: при высокой температуре атомы цинка движутся (диффундируют) внутрь поверхности меди, образуя сплав меди с цинком – латунь, по цвету очень напоминающий золото. Следует только учесть, что цинк при высокой температуре летуч, и если монету перегреть, он начнет испаряться с поверхности, а латунь будет окисляться, так что опыт не получится. А вот объяснить, почему цинк в щелочной среде осаждается на меди, намного сложнее. Даже сотрудник Центральной технической школы в Торонто (Канада) А. Т. Натан, описавший этот эксперимент с центами, не знал ответа. Чтобы объяснить это необычное явление, группа американских химиков из Буффало (штат Нью-Йорк) провела специальное научное исследование, объяснение которого далеко выходит за рамки школьной программы.

Опыт одинаково хорошо получается с центами, выпущенными как до, так и после 1992 г. С нашими «медяками» (алюминиевая бронза до 1961 г. или медно-цинковый сплав для монет 1961–1991 гг.) опыт тоже получается, хотя и не так хорошо, в отличие от медных монет царской чеканки или выпусков 1924–1925 гг. Можно, конечно, взять просто кусочки чистой меди, но это не так интересно. С образовавшимся латунным слоем, а также с любыми другими латунными изделиями можно провести и такой опыт: протравить поверхность смесью концентрированной азотной кислоты (30 %) и пероксида водорода (70 %) – под микроскопом будут видны красивые кристаллы. Большие кристаллы цинка часто видны и на оцинкованной жести.

Химия и химики, к сожалению, очень редко попадают на моне

ты – в отличие, например, от почтовых марок: их на химическую тематику выпущено много сотен, и изданы специальные альбомы и книги, посвященные химии в филателии. Непосредственно химии посвящена единственная в мире монета, отчеканенная в Сан-Марино (500 лир, 1998 г.) – уникальный случай в нумизматике. На ней изображен традиционный символ химии – реторта (хотя химики уже давно ретортами не пользуются). Необычен также показанный на монете способ подогрева реторты открытым пламенем – видимо, с помощью невидимой зажигалки.

* * *

Вот еще несколько монет, так или иначе связанных с химической тематикой. Одновременно показаны также некоторые почтовые марки той же тематики, что и монеты.

Австрия, 25 шиллингов, 1958. Монета посвящена 100-летию со дня рождения австрийского химика Карла Ауэра фон Вельсбаха (1858–1929). Ауэр открыл редкоземельные элементы празеодим, неодим и лютеций, изобрел газокалильную сетку (газовыми горелками с «ауэровскими» колпачками в течение многих лет освещались улицы городов), предложил использовать в лампах накаливания вместо угольной нити металлическую – из тугоплавкого осмия.

* * *

Польша, 10 злотых, 1967. Монета посвящена 100-летию со дня рождения Марии Склодовской-Кюри (1867–1934). Эта уникальная женщина была дважды удостоена высшей для ученого награды – Нобелевской премии: по физике за 1903 год (совместно со своим мужем Пьером Кюри и Анри Беккерелем) – за изучение явления радиоактивности, и по химии за 1911 год – за открытие полония и радия и изучение их свойств. Монеты с изображением Марии Кюри были отчеканены также в Польше в 1974 г. (100 злотых); во Франции (100 франков, 1984, и 20 евро, 2006).