Исследовательская работа на тему "Изменился ли состав монет с момента денежной реформы 1997 года?"

Районная исследовательская конференция «Мои первые шаги в науку»

Тема исследования:

Изменился ли состав монет с момента

денежной реформы 1997 года?

Зарубин Владислав Васильевич

МБОУ «Кодинская СОШ №2»,

10 класс,

e-mail: [email protected]

тел. 89535904092

Муравьева Алена Николаевна

МКОУ «Кодинская СОШ №2»,

учитель химии,

тел. 89059736636,

e-mail: muraveva_an@mail.ru

г. Кодинск, 2019 год

Введение.

Деньги – это товар особого вида, служащий всеобщим эквивалентом для всех остальных товаров. Они составляют неотъемлемую часть экономики нашей страны.

После распада СССР в 1991 образовалось новое государство - Российская Федерация с новой системой экономики. До 1993 все еще временно находились в обращении банкноты госбанка СССР. В 1993 году были введены новые монеты и банкноты банка России. Номинал этих монет разнился от 1 до 100 рублей. Эти монеты существовали вплоть до денежной реформы 1997, суть которой была в изменении нарицательной стоимости денежных знаков и масштаба цен. С 1 января 1998 года начался обмен старых монет (образца 1993 и 1995 годов) на новые. Коэффициент обмена составлял 1:1000, то есть 1 одному новому рублю соответствовали 1000 старых. Были введены копейки. Номинал новых монет разнился от 1 копейки до 10 рублей.

Для эксперимента мы взяли монеты образца реформы 1997 года и их современные аналоги, с целью изучения их качественного состава, чтобы впоследствии выяснить, менялся ли их состав. Интересен также вопрос, сколько на самом деле стоят деньги? Для этого нам необходимо найти качественный состав монет, узнать актуальные цены на металлы на рынке и вычислить их себестоимость в производстве.

Актуальность.

Деньги играют важную роль в жизни, как целой страны, так и отдельно взятого человека. Они являются универсальной валютой и важно, чтобы эта валюта была рентабельна в экономике государства.

Цель.

Проведение химического анализа сплавов монет, вычисление их себестоимости в производстве и сравнение с их номиналом.

Гипотеза.

Начиная исследовать свою тему, я предположил, что качественный состав монет изменился с момента реформы 1997 года, а их себестоимость приблизительно равна номиналу.

Задачи.

1)Разработать эксперимент для определения качественного и количественного состава сплавов монет.

2)Найти официальные данные, подтверждающие качественный состав сплавов монет, и актуальные цены на металлы на рынке.

3)Провести эксперимент и сравнить полученную информацию с официальными данными.

4)Вычислить себестоимость монет и сравнить с их номиналом.

Объект исследования.

Монеты достоинством 10 (2002 и 2010 года выпуска) и 50 (1999 и 2015 года выпуска) копеек, 1 рубль (1998 и 2017 года выпуска) и 5 рублей (1997 и 2018 года выпуска).

Предмет исследования.

Качественный и количественный состав монетных сплавов.

Методы исследования.

• Теоретические (анализ, сравнение, обобщение)

• Общенаучные (наблюдение)

• Экспериментальные (исследование состава монетных сплавов)

Практическая часть.

Согласно данным, указанным на официальном сайте центрального банка России монеты “первой партии” состоят: 10 копеек из латуни, 50 копеек также из латуни, 1 рубль из медно-никелевого сплава, 5 рублей из меди, плакированной мельхиором.

Современные аналоги в свою же очередь состоят:10 копеек из стали, с нанесением томпака,50 копеек из стали с нанесением томпака или латуни, 1 рубль так же, как и 5 рублей, из стали с никелевым покрытием.

1.Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 10 копеек (2002 года).

Монета теоретически состоит из латуни, то есть из сплава цинка и меди. Для определения качественного состава сплава монеты я растворил ее в растворе соляной кислоты. Целью реакции было растворить цинк в сплаве, так как цинк взаимодействует с соляной кислотой, а медь нет. Для того, чтобы увеличить скорость реакции, я нагревал данный раствор. В результате раствор хоть и не изменил окраски, но в процессе реакции обильно выделялся газ(водород), а монета приобрела золотисто-розовый цвет, который свойственен меди. Взвесив монету, я заметил, что ее масса изменилась, но незначительно. Согласно теоретическим данным, латунь, как сплав, должна на 45% состоят из цинка. Дальнейший подогрев результатов не давал. Было решено растворить ее в азотной кислоте. Обильно выделялся газ, что является непосредственным признаком того, что реакция идет. Монету я решил растворять не до конца, а уже из полученного нами раствора начать определять катионы металлов. Было решено добавить избыток раствора каустика. Если катионы меди присутствуют в растворе, то они выпадут в виде голубого осадка. Цинк должен был дать комплексную соль, которая в избытке щелочи растворится. Добавив щелочь, я получил осадок голубого цвета, иначе говоря гидроксид меди. Данный раствор было решено отфильтровать от гидроксида меди (II). В новый раствор, в котором предположительно должна была находиться комплексная соль цинка, было решено добавить соляную кислоты, чтобы разрушить ее. Впоследствии я добавил раствор карбоната натрия, в результате чего в теории должен был выпасть осадок карбоната цинка. Первое минуты видимых признаков реакции не было, но спустя некоторое время была обнаружена взвесь белого цвета, взвесь карбоната цинка.

1)2HCl+Zn=ZnCl2+H2

2)8HNO3+3Cu=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

3)2NaOH+Cu(NO3)2=Cu(OH)2+2NaNO3

4)ZnCl2+4NaOH=Na2[Zn(OH)4]+2NaCl

5) ZnCl2+Na2CO3=ZnCO3+2NaCl

Монета состоит из латуни. Латунь, как сплав, содержит 45% цинка и 55% меди. Для определения количественного состава сплава монеты я нашел массу монеты и теоретически вычислил массу металлов в сплаве.

1.8*0.55=0.99 г.

1.8*0.45=0.81 г.

2.Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 10 копеек (2010 года).

10 копеечная монета 2010 года согласно данным центробанка состоит из стали с нанесением томпака. Я решил ее также растворить в соляной кислоте (забегая вперед, можно сказать, что все монеты, взятые для эксперимента, были растворены в соляной кислоте). В реакцию с соляной кислотой предположительно должна была вступить сталь и цинк в сплаве томпака. Для того, чтобы ускорить реакцию, я подогрел раствор. Спустя 20 минут я перестал греть раствор и убрал его на время. Через несколько дней я взял часть раствора и стал проводить реакции с ним, целью которых было доказать наличие катионов железа и цинка в нем. Было решено добавить избыток щелочи (NaOH), в результате чего теоретически должен был выпасть гидроксид железа (II), а цинк дать комплексную соль, которая растворится в избытке щелочи. После добавления гидроксида натрия в растворе выпал осадок темно-зеленого цвета. Я отфильтровал раствор от осадка гидроксида железа (II) и добавил в него силикат натрия, предварительно добавив соляной кислоты, чтобы разрушить комплексную соль цинка. Сначала в растворе видимых признаков реакции не было, но спустя некоторое время я обнаружил взвесь белого цвета (силикат цинка). В оставшийся раствор монеты, в котором, кстати, находилась и сама монета, было решено добавить концентрированную азотную кислоту и начать греть его. В процессе реакции обильно выделялся бурый газ. В полученный раствор был добавлен каустик, в результате чего выпал осадок голубого цвета (гидроксид меди (II)).

1)Fe+2HCl=FeCl2+H2

2)2HCl+Zn=ZnCl2+H2

3) FeCl2+2NaOH=2NaCl+Fe(OH)2

4) ZnCl2+4NaOH=Na2[Zn(OH)4]+2NaCl

5)Na2SiO3+ZnCl2=ZnSiO3+2NaCl

6) Cu+HNO3(конц.)=Cu(NO3)2+NO2+H2O

7) Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2+2NaNO3

Монета состоит из плакированной сплавом томпак стали. Слой томпака в теории должен быть толщиной до 0.1 мм. Я вычислил объем томпака, нашел данные в интернете о его плотности, вычислил его массу. Томпак-это сплав меди и цинка, в котором 90% меди и 10% цинка. Я вычислил массу этих металлов. Потом я отнял от общей массы, полученную мной массу томпака, тем самым найдя массу стали.

0.1*8,75^2*3.14/1000*8.9=0.214 г.

0.214*0.9=0.19 г.

0.214*0.1=0.021 г.

1.770-0.021-0.19=1.566 г.

3.Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 50 копеек (1999 года).

Так же, как и 10 копеечная монета, 50 копеечная состоит из латуни. Для определения качественного состава я растворил монету в соляной кислоте. Подогрев раствор монеты, непосредственно с самой монетой, я подождал некоторое время, после чего перестал греть. Раствор был разделен на 2 части: 1 часть без монеты и 2 с ней. В раствор под условным номером 1 я добавил силикат натрия, в результате чего образовалась взвесь белого цвета (силикат цинка). В раствор под номером 2 была добавлена азотная кислота, после чего я начал его подогревать. Качественный реакции не потребовалось, так как раствор приобрел голубоватый цвет, который характерен для раствора нитрата меди (II).

1. 2HCl+Zn=ZnCl2+H2

2. ZnCl2+Na2SiO3=ZnSiO3+2NaCl

3. 8HNO3+3Cu=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

Монета состоит из латуни, сплава цинка и меди в соотношении 55% меди и 45% цинка. Согласно этим данным, зная общую массу монеты, я нашел теоретическую массу каждого металла.

2.780*0.55=1.529 г.

2.780*0.45=1.251г.

4.Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 50 копеек (2015 года).

Монета 2015 года номиналом 50 копеек теоретически состоит из стали с покрытием из томпака. Я растворил ее в разбавленной соляной кислоте, в результате чего раствор спустя некоторое время приобрел зеленоватый цвет, а от монеты отходили хлопья, похожие на ржавчину. Я разделил раствор на 2 части:1 часть с монетой, а 2 без нее. В 1 раствор я добавил концентрированную азотную кислоту и начал подогревать полученный раствор. Со 2 раствором я начал проводить качественные реакции. Предположительно в нем должны были находиться катионы железа и цинка. Было решено добавить избыток щелочи. В качестве щелочи я добавлял каустик. В результате выпал осадок болотно-зеленого цвета, иначе говоря, осадок гидроксида железа (II). Данный раствор в дальнейшем я отфильтровал от Fe(OH)2 и добавил в него силикат натрия c соляной кислотой. Образовалась взвесь белого цвета. Вернемся к 1 раствору. Все то время, которое я потратил на 2 раствор, шла бурная реакция в 1 растворе с азотной кислотой с образованием бурого газа. Дождавшись, когда реакция замедлится, я перестал подогревать раствор и начал проводить качественные реакции. Я добавил в раствор каустика, в результате чего выпал осадок голубого цвета.

1)Fe+2HCl=FeCl2+H2

2)2HCl+Zn=ZnCl2+H2

3) FeCl2+2NaOH=2NaCl+Fe(OH)2

4) ZnCl2+4NaOH=Na2[Zn(OH)4]+2NaCl

5)Na2SiO3+ZnCl2=ZnSiO3+2NaCl

6) Cu+HNO3 (конц.)=Cu(NO3)2+NO2+H2O

7) Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2+2NaNO3

Я провел аналогичные действия, как и с 10 копеечной монетой 2010 года.

0.1*9.75^2*3.14/1000*8.9=0.266 г.

0.266*0.9=0.240 г.

0.266*0.1=0.026 г.

2.690-0.266=2.424 г.

5.Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 1 рубль(1998).

Согласно теоретическим данным монета должна состоять из медно-никелевого сплава (мельхиора). Было решено растворить монету в соляной кислоте. Раствор приобрел светло-зеленый цвет. Раствор был подогрет и после чего разделен на 2 части:1 часть с монетой, а 2 без нее. В 1 раствор я добавил азотную кислоту, после чего начал его подогревать. После этого я оставил 1 раствор и начал работать со 2. Во второй раствор я добавил гидроксид натрия и получил осадок зеленого цвета, иначе говоря, гидроксид никеля. С 1 раствором никаких видимых признаков реакции не было. Я подогревал раствор еще некоторое время. Потом, перестав нагревать и дав остыть раствору, я добавил каустик, но признаков какой-либо реакции не было обнаружено.

1)Ni+2HCl=NiCl2+H2

2) NiCl+NaOH=NiOH+NaCl

Монета состоит из медно-никелевого сплава, а именно мельхиора, процентное соотношение элементов в котором равно 70% меди на 30% никеля. Возможны добавки железа, марганца, но эти добавки пренебрежимо малы, поэтому я их не учитывал.

3.120*0.7=2.184 г.

3.120*0.3=0.936 г.

6. Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 1 рубль (2017).

Монета теоретически состоит из стали с никелевым гальванопокрытием. Было решено растворить ее в соляной кислоте. Я начал подогревать раствор. Спустя некоторое, перестав подогревать и дав раствору остыть, я мог начать проводить качественные реакции. Раствор приобрел ярко-зеленый окрас. Я добавил силикат натрия, в результате чего выпал осадок (предположительно) силиката железа. Полученный раствор я отфильтровал от осадка и добавил в него каустик. Выпал осадок зеленого цвета, иначе говоря, гидроксида никеля.

1. Fe+2HCl=FeCl2+H2

2. Ni+2HCl=NiCl2+H2

3. Na2SiO3+FeCl2=FeSiO3+2NaCl

4. NiCl2+2NaOH=2NaCl+Ni(OH)2

Монета состоит из стали с никелевым гальванопокрытием. Толщина никелевого гальванопокрытия колеблется от 5 до 30 мкм. Я выбрал среднее значение, а именно 15 мкм. Я стал вычислять объем никеля. Узнав плотность никеля и найдя его объем, я нашел его массу. Отняв от всей массы монеты массу никеля, я нашел массу стали.

0.015*3.14*10.25^2/1000*8.9=0.044 г.

2.960-0.044=2.916 г.

7. Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 5 рублей (1997).

Монета теоретически состоит меди, плакированной мельхиором. Было решено растворить ее в соляной кислоте. Никель, который входит в состав мельхиора, предположительно должен был провзаимодействовать с соляной кислотой и раствориться, в отличие от меди, которая с соляной кислотой не взаимодействует. Для ускорения реакции я подогревал раствор в течение некоторого времени. Раствор приобрел яркий насыщенный зеленый цвет (предположительно причиной были катионы никеля), а так же раствор после охлаждения покрылся пленкой. Я разделил раствор на 2 части:1 с монетой, а 2 без нее. В 1 раствор я добавил разбавленную азотную кислоту и начал подогревать. Попутно во второй я добавил щелочь, в результате чего выпал осадок зеленого цвета, иначе говоря, осадок гидроксида никеля. В 1 растворе происходило бурное выделение газа. Подождав некоторое время, я перестал нагревать 1 раствор и дал ему остыть. Раствор приобрел явный голубоватый цвет, который свойственен раствору нитрата меди. Вообще мельхиор, как сплав, может содержать незначительные добавки в виде железа, марганца, серебра, но экспериментально обнаружить их не удалось, потому что, скорее всего, количество их катионов в растворе крайне мало, но их наличие может объяснить появление пленки на поверхности исходного раствора.

1)Ni+2HCl=NiCl2+H2

2) NiCl2+2NaOH=2NaCl+Ni(OH)2

3) 8HNO3+3Cu=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

Монета состоит из меди, плакированной мельхиором. Толщина плакирующего слоя составляет, согласно теории, примерно 0.1 мм. Я вычислил объем мельхиора и, зная его плотность, нашел его массу. Мельхиор-сплав меди и никеля в соотношении 70% меди и 30% никеля. Зная массу мельхиора и массовую долю никеля в нем, я нашел никель. Массу меди я нашел разностью массы всей монеты от массы никеля.

0.1*12.5^2*3.14/1000*8.9=0.44 г.

0.44*0.3=0.13 г.

6.400-0.13=6.27 г.

8. Определение качественного и количественного состава сплава монеты достоинством 5 рублей (2018).

Монета теоретически состоит из стали с никелевым гальванопокрытием. Ее было решено растворить в разбавленной соляной кислоте. Как сталь, так и никель в теории должны провзаимодействовать с соляной кислотой и раствориться с образованием катионов. Я взяли часть раствора без монеты и добавил раствор родонита аммония, в результате чего образовался раствор родонита железа (II) красного цвета. Дальше решено было взять новую порцию раствора и добавить уже раствор силиката натрия, в результате чего выпал осадок силиката железа белого цвета. Я отфильтровал раствор от осадка и добавил в него каустик, в результате чего получил осадок зеленого цвета, иначе говоря, осадок гидроксида никеля.

1. Fe+2HCl=FeCl2+H2

2. Ni+2HCl=NiCl2+H2

3. 2NH4SCN+FeCl2=Fe(SCN)2+2NH4Cl

4. Na2SiO3+FeCl2=FeSiO3+2NaCl

5. NiCl2+2NaOH=2NaCl+Ni(OH)2

Я сделал все те же измерения, что и с 1 рублевой монетой 2017 года.

0.015*12.5^2*3.14/1000*8.9=0.066 г.

6-0.066=5.934 г.

Таблица 1. Качественный состав монет.

Таблица 2. Количественный состав монет.

Таблица 3. Себестоимость монет.

Цена за 1 грамм:

Cu-0.411 (руб.)

Zn-0.179 (руб.)

Сталь-0.036 (руб.)

Ni-0.910 (руб.)

1)P(Cu)=0.99*0.411=0.407(руб.)

P(Zn)=0.81*0.179=0.145(руб.)

P(монеты)= 0.145+0.407=0.552(руб.)

2)P(Cu)=0.19*0.411=0.078(руб.)

P(Zn)=0.02*0.179=0.0036(руб.)

P(сталь)=1.56*0.036=0.056(руб.)

P(монеты)= 0.056+0.0036+0.078=0.1376(руб.)

3)P(Cu)=1.529*0.411=0.628(руб.)

P(Zn)=1.251*0.179=0.224(руб.)

P(монеты)= 0.628+0.224=0.852(руб.)

4)P(Cu)=0.24*0.411=0.1(руб.)

P(Zn)=0.026*0.179=0.0046(руб.)

P(Сталь)=2.424*0.036=0.087(руб.)

P(монеты)=0.087+0.0046+0.1=0.1916(руб.)

5)P(Cu)=2.184*0.411=0.9(руб.)

P(Ni)=0.936*0.910=0.85(руб.)

P(монеты)=0.9+0.85=1.75(руб.)

6)P(Сталь)=2.916*0.036=0.1(руб.)

P(Ni)=0.044*0.910=0.04(руб.)

P(монеты)=0.14(руб.)

7)P(Cu)=6.27*0.411=2.58(руб.)

P(Ni)=0.13*0.910=0.12(руб.)

P(монеты)=0.12+2.58=2.7(руб.)

8)P(сталь)=5.934*0.036=0.214(руб.)

P(Ni)=0.066*0.910=0.06(руб.)

P(монеты)=0.214+0.06=0.274(руб.)

Заключение.

Выполнив работу над исследованием, я пришёл к следующим выводам:

• Разработанный эксперимент по проверке гипотезы позволил достичь поставленной цели и разрешить намеченные задачи. В ходе собственного эксперимента мне удалось определить качественный состав сплавов монет и сравнить полученную информацию с официальными данными. Качественный состав сплавов монет совпадает с официальными данными.

• В процессе эксперимента было выявлено, что качественный состав сплавов монет изменился с момента денежной реформы 1997 года.

• Количественный состав сплавов монет, рассчитанный мною на основе процентного содержания металлов в сплавах и учет актуальных цен металлов на рынке, показали, что отношение себестоимость/номинал монет “первой партии” в разы больше, чем такое же отношение их современных аналогов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1) http://www.cbr.ru/Bank-notes_coins/coins/

2) https://ru.wikipedia.org/wiki/Монеты_Российской_Федерации

11