Chemie des Centstückes

Chemie des Centstückes

Sicher hast du auch schon einmal eine saubere, glänzende Centmünze und eine dreckige, dunkle Centmünze gesehen. Aber wieso werden Centmünzen dunkel und wie kann man Centstücke reinigen? Das Thema Münzen reinigen wird dir in diesem Lerntext auf einfache Weise erklärt.

Kupfermünzen reinigen – Versuch

Die 1-, 2- und 5-Centstücke besteht aus einem Eisenkern. Dieser ist mit dem Metall Kupfer ummantelt, damit die Münze nicht rostet. Mit der Zeit wird das Kupfer an der Luft dunkel. Warum passiert das? Und: Wie bekommt man ein 1-Cent-Stück wieder glänzend? Dazu kann man einen Versuch durchführen und dunkle Centmünzen in ein Becherglas mit Wasser $(\ce{H2O})$, Seife, Essigsäure $(\ce{CH3COOH})$, Salzsäure $(\ce{HCl})$, verdünnter Schwefelsäure $(\ce{H2SO4})$ oder konzentrierter Salpetersäure $(\ce{HNO3})$ legen. Das Ergebnis – also wie gut man ein 1-Cent-Stück mit den jeweiligen Mitteln wieder glänzend bekommt – kannst du in der Tabelle sehen:

Wasser und Seife eignen sich also nicht für die Reinigung einer alten, oxidierten Münze. Aber warum wird Kupfer überhaupt schwarz? Und was passiert beim Säubern von Kupfergeld mit einer Säure?

Warum wird Kupfer dunkel? – Definition

Die Centmünze ist mit einer Kupferschicht $(\ce{Cu})$ überzogen. Diese Kupferoberfläche oxidiert im Laufe der Zeit an der Luft zu einer dunkelbraunen matten Schicht. Ursache dafür ist das Zusammenwirken von Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff in feuchter Umgebung. Bei hoher Konzentration kann die Oxidschicht sogar grünlich werden – dann wird sie Patina genannt.

Kupfer $(\ce{Cu})$ reagiert also mit dem Sauerstoff $(\ce{O2})$ aus der Luft. Es handelt sich dabei um eine Oxidation. Dabei entsteht Kupfer-(I)-oxid $(\ce{Cu2O})$, was wiederum zu Kupfer-(II)-oxid $(\ce{CuO})$ oxidiert wird. Das Kupfer-(II)-oxid $(\ce{CuO})$ ist für die dunkle Verfärbung der Münze verantwortlich. Die beiden Reaktionsgleichungen sehen wie folgt aus:

$\ce{4Cu + O2 -> \color{Orange}\underset{Kupfer-(I)-oxid}{2Cu2O}}$

$\ce{ \color{Red}\underset{Kupfer-(I)-oxid}{2Cu2O} + O2 -> \color{Black}\underset{Kupfer-(II)-oxid}{4CuO}}$

Wie bekommt man Kupfermünzen blank?

Wie man in der Tabelle sehen kann, lässt sich eine oxidierte Münze gut mit Salzsäure oder verdünnter Schwefelsäure reinigen. Dabei reagiert das Kupfer-(I)-oxid $(\ce{Cu2O})$ mit zwei Wasserstoffprotonen $(\ce{H2})$ zu zwei Kupferionen $(\ce{Cu+})$ und Wasser $(\ce{H2O})$. Das Kupfer-(II)-oxid $(\ce{4CuO})$ reagiert mit zwei Wasserstoffprotonen $(\ce{H+})$ zu einem Kupferion $(\ce{Cu2+})$ und Wasser $(\ce{H2O})$.

$\ce{Cu2O + 2 H+ -> 2 Cu+ + H2O}$

$\ce{CuO + 2 H+ -> 2 Cu2+ + H2O}$

Die Metallionen $\ce{Cu+}$ und $\ce{Cu2+}$ werden mit dem Wasser $(\ce{H2O})$ weggespült. Die Säure reagiert also mit den Metallionen $\ce{Cu+}$ und $\ce{Cu2+}$, aber nicht mit dem Metall Kupfer $(\ce{Cu})$.

Die Ausnahme bildet die konzentrierte Salpetersäure $(\ce{HNO3})$, die mit dem Kupfer $(\ce{Cu})$ reagiert und es dabei auflöst. Es findet eine Oxidation statt, bei der das grüne Kupfernitrat $(\ce{Cu(NO3)2})$, das rotbraune Gas Stickstoffdioxid $(\ce{NO2})$ und Wasser $(\ce{H2O})$ entstehen. Die Reaktion von Kupfer $(\ce{Cu})$ mit konzentrierter Salpetersäure $(\ce{HNO3})$ siehst du hier:

$\ce{Cu + \underset{Salpetersäure}{4HNO3} -> }{\ce{ \underset{ Kufpernitrat}{\color{Green} Cu(NO3)2}} + {\ce{\underset{Stickstoffdioxid}{\color{Brown}2NO2}}} + \ce{2H2O}}$

Salpetersäure reagiert mit den meisten Metallen unter Bildung wasserlöslicher Nitrate (Ausnahmen sind zum Beispiel Gold, Platin und Iridium). Deshalb wurde zusätzlich auch der Eisenkern der Centmünze aufgelöst.

Dieses Video

In diesem Video erfährst du, wie man Kupfermünzen reinigen kann, warum Kupfermünzen mit der Zeit dunkel werden und welche Reaktion bei der Reinigung ablaufen. Oxidierte Kupfermünzen lassen sich mit Säuren reinigen. Daher kannst du zum Reinigen von Münzen auch Hausmittel wie Essigsäure oder Cola verwenden. Auch mit Backpulver lassen sich Münzen reinigen.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!