Дело №4

1. Химический секрет

Кушвинский городской округ
Муниципальное автономное общеобразовательное
учреждение
средняя общеобразовательная школа №20
имени Героя Советского Союза Полушкина Петра
Алексеевича
Дело №4
Химический секрет
Команда: O’BaNa

2. Условия задачи

Юные химики Г.Ж. и Ю.Х. решили выпустить свою собственную валюту:
при помощи неё они планируют покупать у одноклассников товары
(например, канцелярию), услуги (скажем, помощь с домашней работой), а
также обменивать её на другие валюты. Но как предотвратить подделку?
Придумайте процедуру изготовления валидируемой купюры. Предложите
неразрушающий химический способ валидации купюры и возвращения
ей первозданного вида. Как вы можете предсказать направление
протекания соответствующей реакции в зависимости от условий?
Приведите уравнения, укажите условия (такие как температура или
концентрация проявителя), в которых реакция идёт: а) в прямую сторону;
б) в обратную сторону
2

3. Цель:

Разработать защиту купюры от подделки с помощью
обратимой химической реакции, которая позволяет проверять
подлинность и возвращать купюре исходный вид без её
повреждения
3

4. Задачи:

1.
2.
3.
Изучить строение купюр и методы валидации
Подобрать химическое вещество, обратимо меняющее цвет в
зависимости от условий
Предложить методику возвращения купюры в первоначальное
состояние
4

5. Модель решения:

1.
2.
Реакция должна сопровождаться явным изменением цвета,
видимым невооружённым глазом
Реагенты должны быть относительно безопасны для
использования в учебных/домашних условиях
5

6. Теоретическая часть

Наука — великое украшение и весьма полезное
орудие…
6

7. Бумага для денег

H
C
l
O
CH2=CH-C-O-R
R
=
C
полиурета
н
акриловая
смола
поливинилхлори
H дH
C
полимерный лак
n
коллаген
целлюлоза
O
(96-98%)
H
HO
CH2O
O
H
H
OH H
H
OH
O
H
N C O
n
O
C
CH2O
H
O
H
OH H
H
OH
O
n
CH2O
H
O
H
H
OH
H
OH
OH
H
N
H
Источник: https://journal.sovcombank.ru/umnii-potrebitel/iz-chego-delayut-dengi
H
N
O
CH C
N
H
7

8.

Полимерный лак
Поливинилхлорид
Коллаген
Целлюлоза
Специальное покрытие
8

9. Валидация

Процесс проверки и
подтверждения того, что
продукт, система или процесс
будут функционировать
должным образом и
удовлетворять ожидания
пользователей
Источник: Михаэлис А.Э., Харламов Л.А., Бумажные деньги России. — Пермская печатная фабрика Гознака,
1993
9

10. Методы валидации

микропечать
голограммы
защитная нить
водяные знаки
Методы валидации
УФ-защита
микроперфорация
тактильные элементы
Источник: Михаэлис А.Э., Харламов Л.А., Бумажные деньги России. — Пермская печатная фабрика Гознака,
1993
10

11.

Источник: Михаэлис А.Э., Харламов Л.А., Бумажные деньги России. — Пермская печатная фабрика Гознака,
1993
11

12. Принцип Ле Шателье

если на систему, находящуюся в состоянии
равновесия, оказать внешнее воздействие
(изменить температуру, давление,
концентрацию), то система будет
стремиться компенсировать это
воздействие
Источник: Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Попков В.А., «Принцип Ле Шателье», Издательство:
«Лаборатория знаний», 2016.
12

13. Принцип Ле Шателье

Температура
↑t – равновесие сдвигается в сторону эндотермической реакции
↓t– равновесие сдвигается в сторону экзотермической реакции
Давлен
↑p –ие
равновесие сдвигается в направлении, в котором
уменьшается суммарное количество молей газов, и
наоборот
Концентраци
я
↑С исходных
веществ равновесие сдвигается в
направлении образования продуктов (вправо) и наоборот
для продуктов реакции
Источник: Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Попков В.А., «Принцип Ле Шателье», Издательство:
«Лаборатория знаний», 2016.
13

14. Решение

14

15. Экспериментальная часть

●Наука — великое украшение и весьма полезное
орудие…
15

16. Создание купюры

жёлтый
оранжевый
2K2CrO4 + 2HCl ↔ K2Cr2O7 + 2KCl + H2O
2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O72- + H2O
16

17. Создание купюры

жёлтый
оранжевый
2K2CrO4 + 2HCl ↔ K2Cr2O7 + 2KCl + H2O
2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O72- + H2O
17

18. Валидация денег

оранжевый
жёлтый
K2Cr2O7 + 2NaOH ↔ K2CrO4 + Na2CrO4 +
H2O
2Cr2O7 + 2OH ↔ 2CrO42- + H2O
18

19. Валидация денег

оранжевый
жёлтый
K2Cr2O7 + 2NaOH ↔ K2CrO4 + Na2CrO4 +
H2O
2Cr2O7 + 2OH ↔ 2CrO42- + H2O
19

20.

Условия управления направлением реакц
Прямая
Обратная
жёлтый → оранжевый
pH < 7
Концентрация проявителя: 5%
Температура: Комнатная (2025°C)
оранжевый → жёлтый
pH > 7
Концентрация проявителя: 2%
Температура: Комнатная (2025°C)
Принцип Ле Шателье:
При добавлении кислоты (H⁺)
система стремится уменьшить их
концентрацию, смещая равновесие
в сторону образования дихроматионов (Cr2O72-)
Принцип Ле Шателье:
При добавлении щёлочи (OH⁻)
система, стремясь компенсировать
уменьшение концентрации H⁺,
смещает равновесие в сторону
образования хромат-ионов (CrO42-)
2

21. Анализ решения:

Плюсы
Минусы
1. Обратимость и неразрушаемость
2. Изменение цвета очень четкое и
однозначное
3. Доступность реагентов
4. Высокий уровень защиты
5. Структура бумаги не изменилась
1. Хроматы и дихроматы относят
к первому классу токсичности
2. Невозможность быстрой
массовой проверки
21

22. Вывод

Изучили способы валидации, осуществили реакцию, с помощью
которой можно определять подленность купюр и предложили
методику возвращения купюре первоначального вида обеспечив
надежную защиту от подделывания
2

23. Список литературы и интернет источников

Список литературы и интернет
1. Белов О.А., Методика расследования изготовления или сбыта поддельных денег
источников
или ценных бумаг - диссертация, 2004
2. Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Попков В.А., «Принцип Ле Шателье», Издательство:
«Лаборатория знаний», 2016.
3. Ефременко Н.В., Технико-криминалистические методы и средства проверки
подлинности и исследования денежных знаков и ценных бумаг, 2014
4. Марочкин М., Валидация методического обеспечения судебно-экспертной
деятельности - диссертация, 2019
5. Михаэлис А.Э., Харламов Л.А., Бумажные деньги России. — Пермская печатная
фабрика Гознака, 1993
6. https://journal.sovcombank.ru/umnii-potrebitel/iz-chego-delayut-dengi
2

24. Олег Рой „Игра без правил”

„Вот так всегда в жизни получается:
выглядит, как настоящее, а на самом деле
оказывается, подделка”
Олег Рой „Игра без
правил”
24

25. Лак в купюрах

В купюрах используют лаки, отверждаемые УФ-излучением,
и водные лаки
Типичное количество наносимого лака составляет:
от 2 до 2,8 г/м² в сухом состоянии для лаков, отверждаемых УФизлучением (100% содержание твёрдого вещества)
от 1,5 до 2,8 г/м² в сухом состоянии для водных лаков (40%
содержание твёрдого вещества)
2

26. pH

водородный показатель кислотности или щелочности водного
раствора, выражающий концентрацию ионов водорода (H⁺) в
растворе
Кислотная
среда
Нейтральна
я среда
Основная
среда
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Источник: Бейтс Р. Определение pH. Теория и практика / пер. с англ. под ред. акад. Б. П. Никольского и
проф. М. М. Шульца. — 2 изд. — Л. : Химия, 1972.
26

27. Адгезия

явление, при котором две различные поверхности или
материалы сцепляются друг с другом
Это может происходить за счёт различных сил:
Ван-дер-ваальсовы силы
Химические связи
Электростатические силы
Адгезив
Субстрат
Адгезия увеличивает площадь поверхности вещества, что ускоряет
химические реакции
Источник: Белов П. А., Лурье С. А. Теория идеальных адгезионных взаимодействий. Механика
композиционных материалов и конструкций, 2007 г., том 13, № 4, стр. 519
27

28. Токсичность −

это свойство некоторых химических соединений и веществ биологической природы
при попадании в определённых количествах в живой организм (человека, животного
и растения) вызывать нарушения его физиологических функций
Классификация (Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ)):
I - a класс: чрезвычайно опасные вещества
Признаки: мгновенное или быстрое проявление симптомов. Может привести к летальному исходу
Симптомы: тошнота, рвота, судороги, потеря сознания, дыхательные расстройства
I – b класс: высокоопасные вещества
Признаки: быстрое развитие симптомов, возможны серьезные последствия
Симптомы: головная боль, слабость, тошнота, рвота, раздражение слизистых оболочек, нарушения
дыхания
II класс: умеренно опасные вещества
Признаки: симптомы могут проявляться через несколько часов или дней
Симптомы: легкая тошнота, головокружение, аллергические реакции, раздражение кожи и
слизистых
III класс: малотоксичные/не токсичные вещества
28
Признаки: симптомы обычно легкие и не угрожают жизни

29. Создание купюры

Нанесение FeSO4 на бумагу
После высыхания
2

30. Валидация денег

Условия протекания прямой реакции:
Избыток свободных ионов Fe2+
FeSO4 + 6KSCN → K4[Fe(SN)6] + K2SO4
роданит
калия
гексацианоферрат
(II)калия
имеет характерный
3

31. Валидация денег

Условия протекания обратной реакции:
Повышение концентрации восстановителя
NH4SCN
тиоционат аммония
Na2SO3
сульфит натрия
Na2S2O3
тиосульфат натрия
K4[Fe(CN)6] + 3Na2S2O3 → K2S + 2KCN + 3Na2SO3 +
[Fe(SCN)3]
31

32.

Предсказание направления реакции
Фактор
воздействия
Направление
смещения
равновесия
Результат
Добавление кислоты
(H⁺)
В сторону продуктов
Жёлтый → Оранжевый
(прямая реакция)
Добавление щёлочи
(OH⁻)
В сторону реагентов
Оранжевый → Жёлтый
(обратная реакция)
Повышение
температуры
В сторону реагентов
Оранжевый слабее
Понижение
температуры
В сторону продуктов
Оранжевый ярче
3