© AI
Olympiads, Competitions in Natural Sciences
CHEMISTRY OF COINS
https://doi.org/10.53656/nat2025-3.19
Abstract. The study examines the chemical composition and structure of ancient coins, the technologies used for their minting, and the processes of aging and corrosion. Various metals and their characteristics affecting the durability and appearance of coins are presented. The role of patina as a protective layer is explained and methods for chemical cleaning are discussed. Special attention is given to techniques for determining the authenticity of coins through chemical and physical analyses. The aim is to create an idea of the interaction between chemical elements and cultural heritage, to analyze the factors that influence the condition of coins over time, to explore the possibilities for chemical cleaning and determining their authenticity, and to stimulate students’ interest in applied chemistry.
Keywords: coins; metals; corrosion; patina; dry cleaning; authenticity
Категория „Презентация“, възрастова група 5. – 7. клас
Състав и строеж на древните монети
Древните монети се изработват предимно от благородни метали като злато, сребро, както и от бронз (сплав от мед и калай). Съставът на монетите зависи от епохата и мястото на производство. Златните монети съдържат висока чистота на златото (понякога над 90%), докато бронзовите съдържат различни пропорции на мед и други метали (Mushmov, 2023).
Строежът на монетите се определя от кристалната решетка на метала и наличието на примеси, които могат да повлияят на цвета, твърдостта и устойчивостта им. Например сребърните монети често потъмняват поради реакция със сяра (сулфидни йони).
Технологии за сечене на монети
В древността сеченето на монети се извършвало ръчно (фиг. 1). Върху подготвена метална заготовка (плочка) се поставял релефен печат (матрица), който се удрял с чук. Това придавало форма и изображение на монетата (Zyumbilev et al., 2015). Металът е бил нагряван и поставян между две матрици (горна и долна), след което е бил удрян с чук, за да се отпечата изображението. Този метод е бил използван в Древна Гърция, Рим и други култури (Mushmov, 2023).
С времето техниката се усъвършенствала. В римската епоха се използвали двустранни матрици за по-детайлни изображения. В по-късните векове навлизат машини за въртящо сечене, които позволяват по-прецизна и бърза изработка (Zyumbilev et al., 2015).
Фигура 1. Ръчно изсечени монети
Стареене и корозия на монетите
С времето монетите преминават през физични и химични промени. Това включва потъмняване, загуба на блясък и образуване на оксиди по повърхността, т.нар. корозия на монетите (фиг. 2). Стареенето е естествен процес, зависещ от околната среда – влага, температура, присъствие на соли и газове (Ganov, 1948).
Среброто например реагира със сероводород във въздуха и образува сребърен сулфид (черен налеп), който потъмнява повърхността на монетите. Златото е по-устойчиво, но може да се износи и надраска. Желязо – образува ръжда (железен оксид) при контакт с вода и кислород. Мед – покрива се със зеленикав меден карбонат или сулфид (Emilov, 2009).
Как да се предпазят монетите:
– съхранение на монети в суха среда, далеч от химикали;
– използване на безкиселинни материали за опаковка;
– избягване на допир с ръце – кожата съдържа соли и мазнини.
Какво е патина?
Патината е тънък слой върху повърхността на монетата, който се образува в резултат на окисляване. Тя може да бъде естествена (натрупана с времето) или изкуствено създадена с химикали за декоративни цели (Emilov, 2009).
Патината има защитна функция – предпазва вътрешния метал от по-нататъшна корозия. За колекционерите автентичната патина е ценна, тъй като свидетелства за възрастта на монетата (Zyumbilev et al., 2015).
Фигура 2. Корозия на монети
Химическо почистване на монети
Почистването трябва да се извършва внимателно, за да не се увреди по-върхността. Химическото почистване на монетите може да включва използването на киселини, основи или други химикали за отстраняване на патината и корозията. Например оцетът и содата за хляб могат да се използват за по-чистване на медни монети, докато лимоновият сок е подходящ за сребърни монети. Слаби киселини (като лимонена киселина) се използват за премахване на карбонатни налепи. Важно е да не се премахва патината, освен ако не се налага за научни цели (Emilov, 2009).
Определяне на автентичността
Съществуват различни методи за проверка на оригиналността на монетите (Mushmov, 2023).
– Спектрални анализи (XRF – рентгенофлуоресцентен анализ) – определят състава, без да увреждат монетата. Използват се рентгенови лъчи за определяне елементния състав на монетата.
– Изотопен анализ – използва се за определяне произхода на металите в монетата.
– Визуален анализ – сравняване на детайли с известни образци.
– Анализ на патината – възрастта и условията на съхранение на монетата.
– Микроскопско изследване – разкрива повърхностни структури, недостъпни с просто око.
Благодарности
Изразяваме благодарност към нашия преподавател по химия и опазване на околната среда Ростислава Цанева от ОУ „Любен Каравелов“ за напътствията, съвместната работа и окуражаването.
БЕЛЕЖКИ
1. Специална награда „Презентационни умения“ в категория „Презентация“, възрастова група 5. – 7. клас.
ЛИТЕРАТУРА
Ганов, З. (1948). 5000 рецепти: Практически химико-технологически и други рецепти за индустрия, занаяти, земеделие и домашна употреба. Д-р Захари Ганов.
Емилов, П. (2009). Практическо ръководство за почистване и консервация на стари монети. Вивакс Груп.
Зюмбилев, А., Тончев, Н. & Зюмбилев, И. (2015). Материалознание и технология на металите. FastPrintBooks.
Мушмов, Н. (2023). (Фототип. изд). Античните монети на Балканския полуостров и монетите на българските царе. Асеневци.
REFERENCES
Ganov, Z. (1948). 5000 recipes: Practical chemical-technological and other recipes for industry, crafts, agriculture and home use. Dr. Zahari Ganov. [In Bulgarian]
Emilov, P. (2009). A Practical guide for cleaning and preservation of old coins. Vivax Group. [In Bulgarian]
Mushmov, N. (2023). (Phototype ed.). The Ancient Coins of the Balkan Peninsula and the Coins of the Bulgarian Tsars. Asenevtsi. [In Bulgarian]
Zyumbilev, A., Tonchev, N. & Zyumbilev, I. (2015). Materials science and technology of metals. FastPrintBooks. [In Bulgarian]