關鍵概念
化學
化學反應
酸度
氧化
引言
“看到硬幣就撿起來——你一整天都會有好運！”也許你以前聽過這句話，也許你甚至會停下來從人行道上撿起一枚幸運的硬幣。但有時你在地上看到的那些硬幣看起來一點也不幸運。它們呈現棕色或黑色，有時它們看起來非常髒，你甚至無法分辨它們是否是硬幣！
在這個活動中，我們將探索為什麼硬幣不會一直保持光亮，並測試不同的方法來恢復它們的光澤！
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背景
所有硬幣最初的顏色都一樣——明亮的銅色。但不知何故，這些硬幣失去了光澤。發生了什麼？
答案很簡單：雖然銅是一種有光澤的金屬，但它也具有反應性。我們空氣中帶負電的氧原子被硬幣中帶正電的銅原子吸引。當氧氣與銅結合時，它們形成一種新的分子，稱為氧化銅。氧化銅呈棕色或有時為黑色（取決於硬幣環境中其他物質）。這就是為什麼你看到的大多數硬幣看起來很髒或失去光澤——它實際上不是汙垢，而是氧化銅使它們看起來如此暗淡。
幸運的是，有很多方法可以清潔硬幣，使它們再次看起來光亮——使用化學方法！我們將測試幾種不同的清潔硬幣的方法，並確定哪種方法能使我們的硬幣最乾淨。
材料
一套量匙
10枚非常失去光澤的硬幣（失去光澤的程度越高越好——而且這個活動最好使用失去光澤程度大致相同的硬幣。）
兩湯匙小蘇打
四茶匙鹽
兩湯匙白醋
兩湯匙鮮榨檸檬汁
兩湯匙番茄醬
兩湯匙塔巴斯科辣椒醬（或其他辣醬）
11個塑膠杯（小塑膠容器或碗也可以。）
紙
水
筆或鉛筆
洗碗手套
永久性記號筆
透明膠帶
一個計時器或時鐘
紙巾
可以使用水槽
相機（可選）
準備
用小蘇打和水製作糊狀物：將四分之一杯小蘇打倒入其中一個塑膠杯中。慢慢加入水，一次一湯匙，直到你製作出糊狀物。
使用你的永久性記號筆，如下所述標記你的塑膠杯。如果使用碗或塑膠容器，請將標籤寫在透明膠帶上並輕輕貼上。
杯子標籤——在其餘的每個杯子上貼上如下標籤
番茄醬 1
番茄醬 5
塔巴斯科辣椒醬 1
塔巴斯科辣椒醬 5
醋 1
醋 5
檸檬 1
檸檬 5
對照 1
對照 5
在每個“番茄醬”杯中放入一湯匙番茄醬。在每個“塔巴斯科辣椒醬”杯中放入一湯匙塔巴斯科辣椒醬。在每個“醋”杯中放入一湯匙醋和一茶匙鹽。在每個“檸檬”杯中放入一湯匙檸檬汁和一茶匙鹽。將“對照”杯子空著。
用你的紙和鉛筆建立一個包含三列和六行的表格，在左側的列中列出你的五種測試物質（番茄醬、塔巴斯科辣椒醬、醋、檸檬汁和對照）。將此列標記為“清潔方法”。下一列，標記為“1 分鐘”。將第三列標記為“5 分鐘”。使表格的每個單元格（方格）足夠大，以便在測試完成後將硬幣放入其中。你對哪種物質最能清潔失去光澤的硬幣有假設嗎？為什麼？
步驟
將一枚硬幣正面朝上放在你桌子的每個方格上。如果你有相機，給硬幣拍照。如果你沒有相機，仔細觀察每枚硬幣的顏色。這將使你能夠透過觀察處理前後的硬幣來更好地判斷每種方法的清潔效果。你注意到每枚硬幣有什麼？你能清楚地看到硬幣上的日期嗎？還是太髒了？你能清楚地看到亞伯拉罕·林肯的側面像嗎？
從標記為“1”的杯子開始。將這些杯子排成一排。從你桌子的“番茄醬，1 分鐘”方格中取出硬幣，並將其放入“番茄醬 1”杯中。輕輕地旋轉杯子，使硬幣完全被番茄醬覆蓋。
啟動一分鐘計時器。
戴上你的洗碗手套。
當一分鐘過去後，用水沖洗杯子，直到其內部和硬幣乾淨。（小心不要丟失你的硬幣。）將硬幣留在杯子中。
對“1 分鐘”列中的其他每枚硬幣重複此步驟，依次將每枚硬幣放入其對應的杯子中。在每種情況下，確保硬幣完全被杯子中的內容物覆蓋。
對於“對照，1 分鐘”硬幣，不要向杯子中新增任何東西。這是你的對照。完成整個步驟。
一旦所有“1 分鐘”硬幣都被沖洗乾淨，用手指用你的小蘇打糊輕輕擦洗硬幣，一次一枚。在此過程中，戴好手套，小心保持每枚硬幣及其標記的杯子。擦洗每枚硬幣 10 秒鐘，然後再次用水沖洗，並將其放回杯子中。
暫時將這些杯子放在一邊。
對你“5 分鐘”列中的硬幣重複這些步驟。首先將“番茄醬，5 分鐘”硬幣放入標記為“番茄醬 5”的杯子中。同樣，確保硬幣完全被番茄醬覆蓋。
啟動五分鐘計時器。
繼續將“5 分鐘”列中的每枚硬幣放入其對應的杯子中。
一旦所有硬幣都放入正確的杯子中，利用剩餘的時間觀察硬幣和杯子的內容物。你注意到硬幣的外觀有任何變化嗎？什麼在變化？你注意到杯子的內容物有任何變化嗎？有任何東西冒泡或改變顏色嗎？
五分鐘過去後，用水沖洗杯子，直到其內部和硬幣乾淨。（小心不要丟失你的硬幣）。將硬幣留在杯子中。
一旦所有硬幣都被沖洗乾淨，用你的手指用小蘇打糊輕輕擦洗硬幣，一次一枚。（同樣，在此過程中，戴好手套。）擦洗每枚硬幣 10 秒鐘，然後再次用水沖洗，並將其放回杯子中。
回到你畫的桌子。用你的紙巾輕輕擦乾每枚硬幣，然後將其放入你桌子上的對應方格中。
比較每行中的“1 分鐘”和“5 分鐘”硬幣。時間如何影響硬幣的清潔度？一分鐘還是五分鐘在整體上更有效地清潔硬幣？你能想到為什麼時間很重要嗎？有沒有任何清潔方法的時間不重要，所以“1 分鐘”和“5 分鐘”硬幣同樣乾淨？你認為這是為什麼？
將所有清潔過的硬幣與對照硬幣進行比較。與對照相比，哪枚硬幣看起來最乾淨？哪枚硬幣仍然是最失去光澤的？
如果你在開始時拍了照片，請返回並比較每枚硬幣清潔前後的清潔度。與之前的照片相比，哪枚硬幣最乾淨？哪枚最不乾淨？
額外：使用每種清潔方法測試更長的時間。將硬幣留在清潔溶液中的最佳時間是多少？
額外：測試這些清潔溶液是否適用於其他型別的硬幣。你的結果告訴了你關於銅製硬幣的什麼特殊性質？
額外：你能想到其他可以測試的安全家用酸嗎？蘇打水怎麼樣？橙汁？
觀察和結果
在這個活動中，你測試了四種不同的清潔方法，以確定哪種方法最能有效地清潔硬幣。你應該觀察到每種清潔方法都使硬幣更清潔，但某些方法可能比其他方法更成功。哪種方法效果最好取決於酸的含量和鹽的存在。不同品牌的番茄醬和辣醬的成分中鹽和酸的含量不同，因此你的結果可能與在家裡做這個活動的其他人的結果不同。然而，在每種情況下，對你來說效果最好的清潔方法應該是酸濃度最高的方法。
當硬幣暴露在環境中時，會覆蓋一層氧化銅，使其看起來失去光澤（呈現暗淡、棕色、髒兮兮的外觀）。氧化銅會溶解在弱酸和食鹽的混合物中。醋和檸檬汁都是酸性的。檢視你的番茄醬和塔巴斯科辣椒醬的配料表——有些標籤可能會列出醋或檸檬酸，而另一些則可能標示為番茄泥。西紅柿含有一些天然的檸檬酸，這是一種酸性物質，通常比醋或檸檬汁中的檸檬酸稍弱。因此，你測試的每種清潔方法都含有酸和鹽，但番茄醬和塔巴斯科辣椒醬可能含有稍微弱一些的酸。在這種情況下，你可能會注意到，用番茄醬和塔巴斯科辣椒醬清洗的硬幣不如用醋和檸檬汁清洗的硬幣乾淨。
你可能還注意到，硬幣在清潔液中停留的時間越長，它們看起來就越乾淨！溶解硬幣上氧化銅的化學反應是一個持續的過程。讓硬幣在清潔液中停留更長時間，可以讓反應有更多的時間繼續進行，從而使你的硬幣更加閃亮！
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本活動由Science Buddies合作提供
