Номер 651, страница 120 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

651. Как в старину отличали монеты, сделанные из чистого золота, от подделок?

В старину для определения подлинности золотых монет и отличия их от подделок применяли несколько основных методов, основанных на уникальных физических и химических свойствах золота.

Проверка «на зуб»

Золото — очень мягкий и ковкий металл. Чистое золото (24 карата или 999 проба) значительно мягче, чем большинство сплавов, используемых для подделок (например, латунь или бронза), и даже мягче позолоченного свинца. Поэтому при надкусывании на монете из чистого золота оставались небольшие вмятины от зубов. Этот метод был широко известен, но не всегда надежен, так как подделки из чистого свинца (который тоже является очень мягким металлом) могли ввести в заблуждение.

Проверка по звуку

Монеты из чистого золота или его высокопробных сплавов при падении на твердую поверхность или при легком ударе другой монетой издают характерный высокий, чистый и продолжительный звон. Это связано с высокой плотностью и упругостью золота. Подделки, особенно изготовленные из свинца или олова, издавали глухой, короткий звук. Опытные менялы и торговцы могли по звуку с высокой долей вероятности отличить настоящее золото.

Сравнение веса и размера (определение плотности)

Золото является одним из самых плотных металлов с плотностью около $19.3 \text{ г/см}^3$. Фальшивомонетчики чаще всего использовали более дешевые и менее плотные металлы, такие как свинец ($\rho \approx 11.3 \text{ г/см}^3$), медь ($\rho \approx 8.9 \text{ г/см}^3$) или их сплавы. Чтобы поддельная монета имела тот же вес, что и настоящая, она должна была быть больше по размеру (толще или шире). И наоборот, подделка того же размера, что и золотая монета, весила бы значительно меньше. Плотность ($ \rho $) вычисляется как отношение массы ($ m $) к объему ($ V $):

$ \rho = \frac{m}{V} $

Простая проверка веса на точных весах и сравнение размеров (например, с помощью кронциркуля) с эталонной монетой позволяли выявить большинство подделок.

Гидростатическое взвешивание (метод Архимеда)

Это наиболее точный и научный метод, который, согласно легенде, был открыт еще Архимедом в III веке до н.э. Он позволяет определить плотность объекта, не разрушая его. Процедура заключалась в следующем:

1. Монету взвешивали в воздухе, чтобы определить ее массу ($ m $).

2. Затем монету взвешивали, полностью погрузив ее в воду. Ее вес в воде ($ P_{воде} $) оказывался меньше из-за действия выталкивающей силы Архимеда ($ F_A $).

3. Выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости: $ F_A = \rho_{воды} \cdot V \cdot g $, где $ V $ — объем монеты, а $\rho_{воды}$ — известная плотность воды. Эту силу можно было найти как разность веса в воздухе ($m \cdot g$) и веса в воде ($P_{воде}$).

4. Зная массу монеты и ее объем (вычисленный через выталкивающую силу), можно было рассчитать ее плотность: $ \rho_{монеты} = \frac{m}{V} $.

Сравнив полученную плотность с эталонной плотностью золота, можно было с высокой точностью установить, является ли монета золотой или это позолоченная подделка из менее плотного металла.

Проба на пробирном камне

Этот метод широко использовали ювелиры, пробирщики и специалисты по драгоценным металлам. Монетой проводили по специальному мелкозернистому черному камню (обычно из лидита или сланца), оставляя на нем металлическую черту. Цвет этой черты сравнивали с цветом черт, оставленных набором специальных «пробирных игл» — эталонов с точно известным содержанием золота. Опытный специалист мог по цвету и характеру черты определить пробу сплава. Для большей точности на черту могли нанести каплю кислоты (например, азотной). Кислота растворяла примеси неблагородных металлов, но не действовала на золото, что позволяло еще точнее определить подлинность и пробу металла.

Ответ: В старину для отличия золотых монет от подделок использовали комплекс методов, основанных на физических и химических свойствах золота. Основные способы включали: проверку «на зуб» (основанную на мягкости золота), проверку по звуку при ударе (у золота характерный чистый звон), а также сравнение веса и размера монеты для грубой оценки ее плотности (золото — очень плотный металл). Наиболее точным неразрушающим методом было гидростатическое взвешивание (метод Архимеда), которое позволяло точно рассчитать плотность материала монеты. Также широко применялся химический метод пробы на пробирном камне, когда по цвету черты, оставленной монетой на камне, и ее реакции с кислотой определяли подлинность и состав сплава.