Монетный металл: цинк

Цинка в земной коре немного, по распространенности среди металлов он занимает 16-е место. Но всё же его в пять раз больше, чем свинца, в 30 раз больше, чем олова, и даже меди меньше, чем цинка. Многие видели красивые кристаллы цинка на новом оцинкованном ведре (рис. 1). Но в основном цинк используется для изготовления различных сплавов.

«Металлический цинк… получается большею частью из кислородных руд, т. е. из галмея, находящегося иногда целыми пластами… В Швеции еще в XV столетии перерабатывали галмей в сплав цинка с медью (латунь, или желтая медь), а из галмея Парацельз получил цинк; но техническая добыча самого металла, известного издавна в Китае, в Европе началась только в 1807 году, в Бельгии, когда аббат Дони открыл, что цинк летуч», — отмечал Дмитрий Менделеев в «Основах химии». Историки науки считают, что первыми могли получить латунь («искусственное золото») древнеегипетские алхимики.

Цинк — довольно активный металл, он реагирует с влагой и углекислым газом воздуха, и его поверхность необратимо покрывается темно-серым слоем продуктов окисления. Поэтому цинк плохо подходит для чеканки монет. Тем не менее во время Второй мировой войны, когда медь стала стратегическим материалом, из цинка чеканили монеты во многих странах (рис. 2) [1]. Чеканка продолжалась некоторое время и после войны.

Из цинка отчеканены, например, 1, 5 и 10 австрийских грошей (1947– 1949 годы), 1 и 2 швейцарских раппена (1942–1946 годы), мелкие албанские монеты — леке (1947–1957 годы), румынские леи военных годов, бельгийские монеты от 5 сантимов до 5 франков времен I и II мировых войн, мелкие датские монеты до 1971 года (рис. 3) и др. Последний раз чеканка монет из цинка состоялась в Австрии в 1994 году. Правда, эти монеты были выпущены не для обращения, а для коллекционеров: небольшим тиражом и улучшенного качества (рис. 4).

Цинк вдвое дешевле меди — около 3500 и 7000 долл. за тонну соответственно (в марте 2018 года). Поэтому в целях экономии с октября 1982 года мелкие монеты США — центы стали чеканить не из латуни, как раньше (медь с добавкой 5% цинка), а из цинка (с добавкой 0,8% меди), покрывая их гальванически очень тонким слоем чистой меди. В результате общее содержание меди в монете было снижено с 95 до 2,5%; существенно снизилась и масса монеты: с 3,11 до 2,50 г.

Зная массу меди в новых монетах и измерив ее площадь, можно рассчитать толщину медного покрытия: она равна примерно 5,2 мкм. Покрытие действительно оказалось очень тонким. А значительное различие в массе старых и новых центов позволяет провести любопытный эксперимент: путем точного взвешивания горсти монет можно рассчитать процентное содержание «старых» и «новых» центов. Чем и пользуются преподаватели химии в США для иллюстрации «изотопного анализа» элементов с двумя природными изотопами (к таким относится, например, бор, хлор, медь, галлий и др.).

Цинк химически намного активнее меди. Поэтому если слегка соскоблить надфилем краешек такой монеты и положить ее в разбавленную соляную или серную кислоту, то в течение нескольких дней кислота растворит цинковое нутро, не затронув оболочку, пока не останется легкий медный чехольчик. Можно также, подобрав подходящий реактив, частично снять с поверхности монеты медное покрытие, при этом обнажится цинковое нутро (рис. 5).

Интересно, что в Южной Корее с 2006 года также выпускают монеты, в которых для экономии значительно снижено содержание меди. Только, в отличие от американских центов, сердцевина у них не цинковая, а алюминиевая (алюминий немного дешевле цинка), а снаружи монета плакирована медью, причем, также в отличие от центов, гурт монеты остается незатронутым (рис. 6). Разбавленная соляная кислота быстро растворяет алюминий, оставляя лишь две тонких медных пластинки (рис. 7).

Взвешивание такой пластинки и измерение ее площади показало, что в Корее толщина медного покрытия значительно больше, чем в США: примерно 110 мкм. Очевидно, это объясняется способом нанесения меди: гальваническое в США и плакирование (горячая прокатка листов) в Корее. Плакирование цинковых монет медью применяли при изготовлении одноцентовых монет в Канаде в 1997–2003 годы (рис. 8).

Илья Леенсон,
канд. хим. наук, доцент Высшего химического колледжа РАН

В следующем номере ТрВ-Наука мы расскажем вам о еще одном монетном металле — железе.

1. Гельфанд М., Леенсон И. Монеты войны // ТрВ-Наука, № 250 от 27 марта 2018 года.