关键概念
化学
化学反应
酸度
氧化
引言
“看到硬币就捡起来——你一整天都会有好运！”也许你以前听过这句话，也许你甚至会停下来从人行道上捡起一枚幸运的硬币。但有时你在地上看到的那些硬币看起来一点也不幸运。它们呈现棕色或黑色，有时它们看起来非常脏，你甚至无法分辨它们是否是硬币！
在这个活动中，我们将探索为什么硬币不会一直保持光亮，并测试不同的方法来恢复它们的光泽！
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背景
所有硬币最初的颜色都一样——明亮的铜色。但不知何故，这些硬币失去了光泽。发生了什么？
答案很简单：虽然铜是一种有光泽的金属，但它也具有反应性。我们空气中带负电的氧原子被硬币中带正电的铜原子吸引。当氧气与铜结合时，它们形成一种新的分子，称为氧化铜。氧化铜呈棕色或有时为黑色（取决于硬币环境中其他物质）。这就是为什么你看到的大多数硬币看起来很脏或失去光泽——它实际上不是污垢，而是氧化铜使它们看起来如此暗淡。
幸运的是，有很多方法可以清洁硬币，使它们再次看起来光亮——使用化学方法！我们将测试几种不同的清洁硬币的方法，并确定哪种方法能使我们的硬币最干净。
材料
一套量匙
10枚非常失去光泽的硬币（失去光泽的程度越高越好——而且这个活动最好使用失去光泽程度大致相同的硬币。）
两汤匙小苏打
四茶匙盐
两汤匙白醋
两汤匙鲜榨柠檬汁
两汤匙番茄酱
两汤匙塔巴斯科辣椒酱（或其他辣酱）
11个塑料杯（小塑料容器或碗也可以。）
纸
水
笔或铅笔
洗碗手套
永久性记号笔
透明胶带
一个计时器或时钟
纸巾
可以使用水槽
相机（可选）
准备
用小苏打和水制作糊状物：将四分之一杯小苏打倒入其中一个塑料杯中。慢慢加入水，一次一汤匙，直到你制作出糊状物。
使用你的永久性记号笔，如下所述标记你的塑料杯。如果使用碗或塑料容器，请将标签写在透明胶带上并轻轻贴上。
杯子标签——在其余的每个杯子上贴上如下标签
番茄酱 1
番茄酱 5
塔巴斯科辣椒酱 1
塔巴斯科辣椒酱 5
醋 1
醋 5
柠檬 1
柠檬 5
对照 1
对照 5
在每个“番茄酱”杯中放入一汤匙番茄酱。在每个“塔巴斯科辣椒酱”杯中放入一汤匙塔巴斯科辣椒酱。在每个“醋”杯中放入一汤匙醋和一茶匙盐。在每个“柠檬”杯中放入一汤匙柠檬汁和一茶匙盐。将“对照”杯子空着。
用你的纸和铅笔创建一个包含三列和六行的表格，在左侧的列中列出你的五种测试物质（番茄酱、塔巴斯科辣椒酱、醋、柠檬汁和对照）。将此列标记为“清洁方法”。下一列，标记为“1 分钟”。将第三列标记为“5 分钟”。使表格的每个单元格（方格）足够大，以便在测试完成后将硬币放入其中。你对哪种物质最能清洁失去光泽的硬币有假设吗？为什么？
步骤
将一枚硬币正面朝上放在你桌子的每个方格上。如果你有相机，给硬币拍照。如果你没有相机，仔细观察每枚硬币的颜色。这将使你能够通过观察处理前后的硬币来更好地判断每种方法的清洁效果。你注意到每枚硬币有什么？你能清楚地看到硬币上的日期吗？还是太脏了？你能清楚地看到亚伯拉罕·林肯的侧面像吗？
从标记为“1”的杯子开始。将这些杯子排成一排。从你桌子的“番茄酱，1 分钟”方格中取出硬币，并将其放入“番茄酱 1”杯中。轻轻地旋转杯子，使硬币完全被番茄酱覆盖。
启动一分钟计时器。
戴上你的洗碗手套。
当一分钟过去后，用水冲洗杯子，直到其内部和硬币干净。（小心不要丢失你的硬币。）将硬币留在杯子中。
对“1 分钟”列中的其他每枚硬币重复此步骤，依次将每枚硬币放入其对应的杯子中。在每种情况下，确保硬币完全被杯子中的内容物覆盖。
对于“对照，1 分钟”硬币，不要向杯子中添加任何东西。这是你的对照。完成整个步骤。
一旦所有“1 分钟”硬币都被冲洗干净，用手指用你的小苏打糊轻轻擦洗硬币，一次一枚。在此过程中，戴好手套，小心保持每枚硬币及其标记的杯子。擦洗每枚硬币 10 秒钟，然后再次用水冲洗，并将其放回杯子中。
暂时将这些杯子放在一边。
对你“5 分钟”列中的硬币重复这些步骤。首先将“番茄酱，5 分钟”硬币放入标记为“番茄酱 5”的杯子中。同样，确保硬币完全被番茄酱覆盖。
启动五分钟计时器。
继续将“5 分钟”列中的每枚硬币放入其对应的杯子中。
一旦所有硬币都放入正确的杯子中，利用剩余的时间观察硬币和杯子的内容物。你注意到硬币的外观有任何变化吗？什么在变化？你注意到杯子的内容物有任何变化吗？有任何东西冒泡或改变颜色吗？
五分钟过去后，用水冲洗杯子，直到其内部和硬币干净。（小心不要丢失你的硬币）。将硬币留在杯子中。
一旦所有硬币都被冲洗干净，用你的手指用小苏打糊轻轻擦洗硬币，一次一枚。（同样，在此过程中，戴好手套。）擦洗每枚硬币 10 秒钟，然后再次用水冲洗，并将其放回杯子中。
回到你画的桌子。用你的纸巾轻轻擦干每枚硬币，然后将其放入你桌子上的对应方格中。
比较每行中的“1 分钟”和“5 分钟”硬币。时间如何影响硬币的清洁度？一分钟还是五分钟在整体上更有效地清洁硬币？你能想到为什么时间很重要吗？有没有任何清洁方法的时间不重要，所以“1 分钟”和“5 分钟”硬币同样干净？你认为这是为什么？
将所有清洁过的硬币与对照硬币进行比较。与对照相比，哪枚硬币看起来最干净？哪枚硬币仍然是最失去光泽的？
如果你在开始时拍了照片，请返回并比较每枚硬币清洁前后的清洁度。与之前的照片相比，哪枚硬币最干净？哪枚最不干净？
额外：使用每种清洁方法测试更长的时间。将硬币留在清洁溶液中的最佳时间是多少？
额外：测试这些清洁溶液是否适用于其他类型的硬币。你的结果告诉了你关于铜制硬币的什么特殊性质？
额外：你能想到其他可以测试的安全家用酸吗？苏打水怎么样？橙汁？
观察和结果
在这个活动中，你测试了四种不同的清洁方法，以确定哪种方法最能有效地清洁硬币。你应该观察到每种清洁方法都使硬币更清洁，但某些方法可能比其他方法更成功。哪种方法效果最好取决于酸的含量和盐的存在。不同品牌的番茄酱和辣酱的成分中盐和酸的含量不同，因此你的结果可能与在家里做这个活动的其他人的结果不同。然而，在每种情况下，对你来说效果最好的清洁方法应该是酸浓度最高的方法。
当硬币暴露在环境中时，会覆盖一层氧化铜，使其看起来失去光泽（呈现暗淡、棕色、脏兮兮的外观）。氧化铜会溶解在弱酸和食盐的混合物中。醋和柠檬汁都是酸性的。查看你的番茄酱和塔巴斯科辣椒酱的配料表——有些标签可能会列出醋或柠檬酸，而另一些则可能标示为番茄泥。西红柿含有一些天然的柠檬酸，这是一种酸性物质，通常比醋或柠檬汁中的柠檬酸稍弱。因此，你测试的每种清洁方法都含有酸和盐，但番茄酱和塔巴斯科辣椒酱可能含有稍微弱一些的酸。在这种情况下，你可能会注意到，用番茄酱和塔巴斯科辣椒酱清洗的硬币不如用醋和柠檬汁清洗的硬币干净。
你可能还注意到，硬币在清洁液中停留的时间越长，它们看起来就越干净！溶解硬币上氧化铜的化学反应是一个持续的过程。让硬币在清洁液中停留更长时间，可以让反应有更多的时间继续进行，从而使你的硬币更加闪亮！
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本活动由Science Buddies合作提供
