Fast jeder Schüler kennt den Versuch “Vergolden von Kupfermünzen”, bei dem Kupfermünzen mit Zink überzogen werden und dann über dem Bunsenbrenner erhitzt werden. Dabei entsteht die Legierung “Messing”, die bekannterweise “goldfarben” ist. Damit die Legierung auf der Münze (langfristig) “haften” bleibt, muss die Münze vor dem Versuch gereinigt werden, d.h. Fett und Schmutz müssen vorher entfernt werden. Bei Fett (verursacht durch Berührung mit den Händen) handelt es sich um organische Verbindungen, bei Schmutz handelt es sich oft um anorganische Verbindungen. Dies zeigt bereits, warum das “Reinigen” von Münzen so schwierig ist (organische Stoffe lösen sich in anderen Lösungsmitteln als anorganische Stoffe). In dem nun folgenden Kapitel wollen wir uns mit dem Reinigen von Münzen befassen.
Das Problem der Verunreinigungen auf Münzen liegt nicht nur an der unterschiedlichen Stoffklasse der Verunreinigung, sondern auch an dem “Material” selbst, aus dem die Münzen sind. So gibt es Kupfer- bzw. Kupfer-Nickel, Silber- oder Goldmünzen. Daher ist im Alltag vom Reinigen von Münzen mit chemischen Hilfsmitteln abzuraten bzw. wenn auf chemische Reinigungsmittel zurückgegriffen werden soll, dann nur spezielle Reinigungsmittel für Münzen.
Wie im Fall des Versuchs “Vergolden von Kupfermünzen” muss man bei der Reinigung von Münzen schrittweise vorgehen:
Der erste Schritt ist immer die Trennung der Münzen nach Material. So dürfen/sollen unterschiedliche Münzen aus unterschiedlichen Materialien niemals in einem gemeinsamen Band “gereinigt” werden. So ist beispielsweise Silber (Edelmetall) weniger reaktionsfreudig als Kupfer oder unedle Metalle. Nachdem die Münzen nach Material getrennt sind, werden die Münzen in einem Reinigungsbad gereinigt (Grundreinigung) und je nach Schmutzart gereinigt. Handelt es sich um organische Verunreinigungen, so muss ein Lösungsmittel verwendet werden, dass organische Substanzen löst. In der Regel verwendet man hierzu eine Seifenlösung. Nach einer Einwirkzeit von ca. 30 Minuten wird die Verunreinigung bzw. die Seifenlösung mit Wasser (bevorzugt dest. Wasser) abgespült. Für die weiteren Reinigungsschritte ist notwendig, dass sich keine organische Verunreinigungen (oder Lösungsmittel) mehr auf der Münze befindet.
Im zweiten Schritt werden die anorganischen Verunreinigungen auf der Münze entfernt. Diese anorganischen Verunreinigungen entstehen im Wesentlichen durch die Oxidation der Münzmetalle (außer Gold) mit dem Luftsauerstoff. Da es sich hier in der Regel um “Schwermetallsalz” handelt, die kaum bzw. nur bedingt wasserlöslich sind, benötigen wir für diese Stoffe ein “Lösungsmittel”, dass Schwermetallsalze “auflöst”, aber das Metall nicht “angreift”. Aus dem Unterricht kennen wir flüssige Stoffe, die solches Reaktionsverhalten vorweisen: Säuren. Nun reagieren aber Säuren mit Metallen, so dass überprüft werden muss, ob die Säure als Reinigungsmittel verwendbar ist (hierzu würden wir nun die Grundlagen der Elektrochemie bzw. Chemie von Redoxreaktionen anwenden). Wir stellen hierbei fest, dass im Grund für diese Reinigung nur eine verdünnte bzw. schwache Säure in Frage kommt. Typische “schwache” Säuren sind Essigsäure oder Zitronensäure, die wir auch aus dem Alltag kennen. Zitronensäure oder Essigsäure ist auch in der Lage Silberverunreinigungen (oxidiertes Silber) zu lösen. Wie hoch die Konzentration der Säure ist, müsste nun berechnet werden (angängig von Metall und der Verunreinigung). Da “verdünnte” Zitronensäure oder Essigsäure (so wie sie im Alltag verwenden) aber in der Regel (Vorsicht bei Zink- und Eisenmünzen) nicht mit den Münzmetallen reagieren, sparen wir uns die Berechnung der Konzentrationsberechnung (solange wir nicht 100%ige Essigsäure verwenden). Nach diesem Schritt muss die Münzen mit Wasser abgespült werden.
Im dritten Schritt muss die Münze noch für eine lange “Haltbarkeit” vorbereitet werden. Daher müssen die Säurereste aus dem zweiten Reinigungsschritt “komplett” entfernt werden. Wie wir aus dem Themengebiet “Säure-und Basen” kennen, sind Reaktionen von schwachen Säuren mit Wasser immer eine Gleichgewichtsreaktion, so dass selbst nach der Reinigung mit Wasser Säurereste an den Münzen haften. Diese liegt unter anderem auch an den “Adsorptionskräften”. Daher können wir die Säurereste nur mit einer Base bzw. Lauge “entfernen” bzw. neutralisieren. Verwenden wir aber eine nicht passende Base bzw. Lauge, kann das Münzmaterial schaden nehmen. Wir benötigen also eine Base, die nach der Reaktion mit der Säuren nur “ungefährliche” Reaktionsprodukte zur Folge hat. Hier fällt die Wahl auf Carbonatverbindungen, denn Carbonatverbindungen reagieren mit Säuren zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Daher wählen wir eine “verdünnte” Natriumcarbonatlösung (Natriumcarbonat in Wasser lösen, aus dem Alltag bekannt auch als Natron) und tauchen die Münzen kurz in die Lösung. Anschließend wird die Münze mit Wasser abgespült und mit einem “Reinigungstuch” getrocknet.
Im Laufe der Zeit unterliegen Münzen atmosphärischen Bedingungen wie Feuchtigkeit und Oxidation, die dazu führen können, dass sie an Glanz verlieren.
Münzen können mit einer Vielzahl von Substanzen gereinigt werden, dazu gehören Essig, Backpulver, Zitronensäure oder professionelle Münzenreiniger.
Oxidation ist ein chemischer Prozess, bei dem Metalle mit Sauerstoff in der Luft reagieren und eine Oxidschicht bilden, die Münzen verfärben kann.
Das Reinigen von Münzen mit scharfen chemischen Hilfsmitteln, wie z.B. Säuren oder basischen Lösungen, kann das Material der Münze angreifen und dauerhaft beschädigen.
Das Material der Münze spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl des Reinigungsmittels. Nicht alle Materialien sind mit allen Reinigungsmitteln verträglich. Zum Beispiel sind Münzen aus Messing und Kupfer empfindlich gegenüber Säuren.
Essig und Salz wirken als Mildes Säure-Salz-Gemisch, das die Oxidation auf der Münze lösen kann, ohne das Metall zu beschädigen.
Backpulver agiert als ein mildes Abrasivmittel, das dazu dient, Verunreinigungen und Oxidationsschichten sanft von der Oberfläche der Münze zu entfernen.
Es ist wichtig, das Reinigungsmittel vollständig zu entfernen, da sonst Rückstände auf der Münze verbleiben und zu Weiterer Korrosion oder Verfärbung führen können.
Professionelle Münzenreinigungen werden oft mit speziellen Münzenreiniger durchgeführt, die speziell entworfen sind, um Schmutz und Oxidation zu entfernen, ohne die Münze zu beschädigen.
Die elektrochemische Reinigung von Münzen basiert auf der Überführung von Oxidationszuständen des Metalls von der Münze in eine Lösung, wodurch die Münze gereinigt wird, ohne sie mechanisch zu bearbeiten.