Знаменитый покрытый медью цинковый пенни претерпел несколько изменений цвета за свою долгую историю, но сегодня большинство людей знакомы с его отличительным коричневым оттенком. Но почему именно пенни коричневый, а не блестящий медный цвет, которым он был раньше? Переход к коричневому пенни является результатом естественного процесса, который происходит, когда медная поверхность пенни реагирует с кислородом и другими элементами в окружающей среде.
Вплоть до середины 19 века пенни изготавливались полностью из меди. Чистые медные пенни, чеканившиеся с 1793 по 1837 год, были блестящего оранжево-красного цвета, когда были новыми. Со временем, по мере взаимодействия меди с кислородом и влагой в воздухе, пенни темнели до более глубокого красновато-коричневого цвета, известного как ярь-дигрис.
В 1837 году монетный двор изменил состав пенни на бронзу (сплав меди, олова и цинка), что придало монетам желтоватый вид при первой чеканке. Бронзовые пенни также постепенно окислялись, со временем приобретая шоколадно-коричневый цвет.
Пенни Линкольна были введены в 1909 году, изготовленные из 95% меди и 5% цинка и олова. Этот обновленный бронзовый сплав изначально придавал пенни более светлый золотистый оттенок, который продолжал окисляться до темно-коричневого по мере обращения.
К началу 1980-х годов рост цен на медь привел к тому, что внутренняя стоимость пенни фактически была выше его номинальной стоимости в 1 цент. Поэтому в 1982 году монетный двор изменил состав пенни на 97,5% цинка с 2,5% медным покрытием. Это покрытые медью цинковые пенни, которые мы используем сегодня, их можно узнать по более светлому медному блеску, когда они только что отчеканены.
Совершенно новые пенни имеют яркий, похожий на медь цвет из-за тонкого медного покрытия. Но проходит немного времени, и пенни начинают темнеть, в конечном итоге приобретая знакомый коричневый оттенок, который мы ожидаем от карманной мелочи.
Этот процесс происходит посредством химической реакции, называемой окислением, которая происходит, когда металл на поверхности пенни реагирует с кислородом и влажностью воздуха. Молекулы кислорода связываются с атомами меди, создавая на поверхности слой оксида меди, который защищает остальную часть пенни от дальнейшей коррозии.
Оксид меди имеет коричневатый или красновато-коричневый цвет, отличающийся от металлического оранжевого оттенка чистой меди. По мере того, как на поверхности пенни за месяцы и годы обращения накапливается все больше оксида меди, пенни приобретает характерную коричневую патину, к которой мы привыкли.
Чистый медный металл имеет более медленную скорость окисления, поэтому сплошной медный пенни может оставаться ярко-оранжевым в течение многих лет, прежде чем потемнеть. Современные цинковые и медные пенни окисляются быстрее по нескольким основным причинам:
Имея всего 2,5% медной оболочки поверх цинкового сердечника, американские пенни имеют высокое отношение площади поверхности к объему. Это позволяет кислороду быстрее проникать через тонкую оболочку, быстрее распространяя пленку оксида меди.
Цинковое ядро также ведет себя как электролит, как только покрытие нарушено, высвобождая ионы меди из медной оболочки и транспортируя их на поверхность, где они могут быстрее окисляться.
Наконец, сплав цинкового пенни не является на 100% чистым. Небольшие количества железа в цинке действуют как примесь, которая устанавливает гальваническую коррозию между цинком и медью. Эта электрохимическая реакция генерирует перекись водорода и другие окислители, которые еще больше ускоряют разрушение меди.
Монетам, которые используются минимально, могут потребоваться годы, чтобы приобрести темную патину. Но пенни, который широко циркулирует, будет тереться о другие монеты, поверхности и материалы, соскребая часть внешнего слоя оксида меди. Затем это истирание подвергает окислению большую часть меди под ними, заставляя пенни быстрее коричневеть.
Пенни также сталкиваются с влагой, потом и маслами с рук людей, которые могут впитываться в поверхность, увеличивая скорость окисления открытой меди. Поэтому монета, которая много путешествовала, стареет гораздо быстрее, чем та, что спрятана в коллекции монет.
Основной процесс окисления меди во многом объясняет изменение цвета монеты, но на оттенок могут влиять и некоторые другие факторы:
В районах с мягкой водой, обильными осадками, высокой влажностью и загрязнением монеты, как правило, имеют более темную патину. Сухой климат и условия в помещении замедляют развитие коричневого окисления и патины на пенни.
Поскольку коричневый налет со временем накапливается медленно, единственный способ восстановить блестящий медный цвет пенни — удалить слой оксида меди. Это можно сделать с помощью абразивной очистки, химической очистки или электрохимического восстановления.
Вот несколько распространенных способов очистки пенни от окисления:
Однако любые очищенные пенни быстро начнут заново наращивать оксид меди в течение нескольких часов или дней после полировки. Окисление можно замедлить, покрыв пенни герметиками или защитными лаками, но предотвратить его навсегда невозможно.
Вот краткий обзор изменения цвета американских пенни с момента их первой чеканки до наших дней:
| Год | Состав | Исходный цвет | Цвет после окисления |
|---|---|---|---|
| 1793-1837 | 100% медь | Оранжево-красный | Красновато-коричневый |
| 1837-1864 | Бронза (Cu-Sn-Zn) | Желтоватый | Шоколадно-коричневый |
| 1864-1962 | 95% меди 5% олова и цинка | Золотистый | Темно-коричневый |
| 1962-1982 | 95% меди 5% цинка | Золотистый | Темно-коричневый |
| 1982-настоящее время | 97,5% цинка 2,5% медного покрытия | Медный | Светло-коричневый |
Поскольку инфляция неуклонно снижает покупательную способность пенни, Монетный двор США рассматривает возможность перехода на более дешевые стальные пенни, оцинкованные медью. Однако стальные пенни были непопулярны при испытании в 1943 году и вызвали опасения, что люди будут путать их с десятицентовиками.
Если пенни в конечном итоге станут стальными, они, скорее всего, сначала будут иметь медный блеск, а затем станут более серыми и ржавыми по мере стирания покрытия. Долговечность цинковых/медных пенни зависит от того, сделают ли растущие цены на металл слишком дорогими их производство.
Однако на данный момент знакомые цинковые пенни с медным покрытием продолжат циркулировать. Новые пенни будут поступать в систему яркими и блестящими, но быстро станут более тусклыми и темно-коричневыми, поскольку они подвергаются окислению и истиранию во время повседневного использования. С годами пенни приобретают более темную патину, служа маленькими символами постоянства и постепенных изменений.
Знаменитый пенни остается повседневным напоминанием о неумолимом течении времени. В то время как новые пенни сияют ярким медно-красным цветом, в течение месяцев этот блеск тускнеет до землисто-коричневого. Этот постоянный цветовой сдвиг происходит из-за естественной химической реакции между цинком и медью пенни и кислородом и химическими веществами, которые его окружают. Изменение оттенка пенни служит обыденным примером работы науки и физической эволюции объектов с течением времени. На данный момент знакомый коричневый пенни будет продолжать циркулировать как культурный эталон, но его состав и цвет могут измениться, если инфляция в конечном итоге сделает сам пенни устаревшим. Однако одно можно сказать наверняка: новые пенни всегда будут переходить от блестящего к коричневому, отражая неудержимые силы, которые формируют и преобразуют мир вокруг нас.