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2017-08-24
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的单质(游离态形式)通称黄金,是一种广受欢迎的贵金属,在很多世纪以来一直都被用作货币、保值物及珠宝。在自然界中,金以单质的形式出现在岩石中的金块或金粒、地下矿脉冲积层中。黄金亦是货币金属之一。金的单质在室温下为固体,密度高、柔软、光亮、抗腐蚀,其展性是已知金属中最高的。

金是一种过渡金属,在溶解后可以形成三价及单价正离子。金与大部分化学物都不会发生化学反应,但可以被王水氰化物侵蚀。金能够被水银溶解,形成汞齐(但这并非化学反应);能够溶解银及碱金属硝酸不能溶解金。以上两个性质成为黄金精炼技术的基础,分别称为“加银分金法”(inquartation)及“金银分离法”(parting)。

(本词条以金的化学元素性质为主要介绍对象,有关其单质形式所涉及的社会等方面(如价格、收藏意义等)含义,见黄金词条。)

· 中文名 

· 英文名 Gold

· 别称 黄金(单质形式)

· 化学式Au· 分子量

       196.966569 命名 听语音

的符号为Au,来自金的拉丁文名称(Aurum)。而Aurum来自Aurora 一词,是“灿烂的黎明”的意思。在古墨西哥的阿兹特克人使用的语言中,黄金的写法是teocuitlatl,意思是“上帝的大便”。

历史

 听语音

早期

金在史前时期已经被认知及高度重视。它可能是人类最早使用的金属,被用于装饰及仪式。早在前2600年的埃及象形文字已经有金的描述,米坦尼国王图什拉塔(Tushratta)称金在埃及“比泥土还多”。埃及及努比亚等国家和地区拥有的资源令它们在大部分历史中成为主要的黄金产地。已知的最早的地图是在前1320年的杜林纸草地图(Turin Papyrus Map),显示金矿在努比亚的分布及当地地质的标示。原始的采矿方法由斯特拉波描述得知,当中包括放火。大型金矿亦在红海对岸产生,现今为沙特阿拉伯汉志地方。

前6世纪至前1世纪

在此期间,黄金开始被人们以货币的形式使用。最早已知使用金作货币的地方为吕底亚,在前700年吕底亚便以银和金作合金的形式制成钱币。在前6世纪或前5世纪期间的中国,一种称为郢爰的金币在楚国 流通。古希腊约在前550年便在中东及地中海地区开采黄金。在前323年,希腊人的采矿地点分布由直布罗陀远至小亚细亚和埃及。当时希腊的首饰主题以人或动物的外形为主,经典例子有当时的阿加曼农黄金面具(Mask of Agamemnon)与及其他戒指。[1]

前1世纪至2世纪

开采黄金的技术在此时得到提升。古罗马人发展出一种利用水力采矿(hydraulic mining)来大型开采金的新方法,特别由前25年开始在伊比利亚半岛及由150年在达西亚行省开始使用。其中一个最大的金矿位于西班牙加利西亚的拉斯.梅杜拉斯(Las Médulas),在那处有七个长形高架渠令他们可以淘洗出大部分的冲积矿物。在外西凡尼亚 Roşia Montană 的金矿亦十分大,仍然有人使用露天采矿技术(opencast mining)采矿。金亦蕴藏在威尔士较小的金矿,例如Dolaucothi 的砂矿及硬岩矿。他们使用的各种采矿方法由老普林尼在1世纪末期完成的著作博物志(Naturalis Historia)中详细描述。在当时,黄金的主要用途在于制成首饰,而金币的使用比希腊亦更为普遍。首饰的主题主要由描绘神话变成较平凡的几何图案。

杜林纸草地图,显示矿藏位置。

3世纪至12世纪

东罗马帝国的初期,纯金的首饰开始加入宝石的元素。其主题主要是歌颂教会及国王的权力。此时黄金打制技术达到一个高峰。但在欧洲中世纪的早期,因为罗马人开始从西南欧及西欧撤退的关系,罗马人制造首饰的精湛技术开始在邻近地区消失。在撒克逊人居住地方发现的金饰看出技术的下降,其主要原因是原料的供应大部来自东罗马帝国,而罗马人的撤出令黄金变得十分罕有。其后伊斯兰势力扩大,东罗马浮夸的黄金首饰因大部分被用来建造清真寺及资助军事活动而开始消失。但在其后黄金首饰的打造技术及数量却出现一个复苏,当中的例子有法蒂玛王朝时期的黄金手镯。

12世纪至13世纪

在欧洲人开辟美洲期间,常有报告指美洲原住民大量展示出金的装饰品,特别是中美洲、秘鲁及哥伦比亚。事实上,在秘鲁地区前1200年的查文文化(Chavín culture)已经开始使用黄金作装饰。而纳斯卡(Nazca)人在500年之前发展出铸金的技术,他们利用黄金与铜制造成玫瑰金,令它的熔点下降方便铸造。而黄金打造技术在12世纪开始的奇姆文化(Chimu culture)达到高峰,具代表性的有用金制成的动物、雀鸟及植物,现在保存得最好的收藏品位于波哥大的波哥大黄金博物馆(Museo del Oro)。但在西班牙入侵后大部分的黄金被熔化并运去欧洲。

14世纪至16世纪

非洲的马里帝国旧大陆以其拥有大量黄金而闻名。帝国统治者芒萨姆萨(Mansa Musa)(1312年–1337年)在旧大陆因为他在1324年往麦加的大朝觐而著名。当他在1324年7月经过开罗时,常有报告指他有一队骆驼队(camel train)陪同,而那骆驼队有几千人,及接近一百只骆驼。由于他花费了过多金钱令整个北非经济需要一个世纪才能恢复,原因是他引起了快速的通胀。一个当时的阿拉伯历史学家指出:

埃及金价在他们来的那一年之前原本是十分高昂的:1密斯卡尔(mithqal)的金其价值几乎从不低于25迪拉姆(dirhams)。但是就在那之后金价下跌了,金价便宜得在现今仍可反映出来,1密斯卡尔的金不会超过22迪拉姆,甚至更少。此事态已经持续了12年直到现在,其原因是他们携带大量的黄金进入埃及并在那里消费。[...]

——捷哈·乌马里(Chihab Al-Umari)

而在欧洲,因为正值文艺复兴时期的关系,王室及教会对于黄金的装饰有大量的需求,而刚刚自南美掠夺的黄金提供了充足的供应,令金饰技术得到迅速发展。而杰出的金匠如本韦努托·切利尼(Benvenuto Cellini)、温佐·雅姆尼策尔(Wenzel Jamnitzer)令使用黄金的艺术得到发展,一些当时的艺术家如桑德罗·波提切利都曾经当过金匠。

19世纪

淘金潮

在19世纪期间,寻金热在有金矿发现的地方便会发生。美国最早主要淘金潮发生的地方在佐治亚州北部的一个称为达洛尼加(Dahlonega)小镇。期后因为发现金矿而发生的淘金潮有加利福尼亚淘金潮科罗拉多州的派克峰淘金潮(Pike's Peak Gold Rush)、中奥塔哥淘金潮(Central Otago Gold Rush)、澳洲淘金潮(Australian gold rushes)、威特沃特斯兰德淘金潮(Witwatersrand Gold Rush)、黑山淘金潮(Black Hills Gold Rush)及克朗代克淘金潮(Klondike Gold Rush)。因为金矿的历史价值,很多历史上的金矿仍然以其他方式运作。

含量分布

自然状态

金在自然中通常以其单质形式出现,即金属状态,但亦常与银形成合金。天然金通常会有8-10%的银,而银含量超过20%称为银金。当银含量上升时,物件的颜色会变得较白及较轻。

来源

当矿石含有天然金时,金会以粒状或微观粒子状态藏在岩石中,通常会与石英或如黄铁矿的硫化物矿脉同时出现。以上情况称为脉状矿床(Lode)、或是岩脉金。天然金亦会以叶片、粒状或大型金块的形式出现,它们由岩石中侵蚀出来,最后形成冲积矿床的沙砾,称为砂矿,或是冲积金。冲积金一定会比脉状矿床的表面含有较丰富的金,因为在岩石中的金的邻近矿物氧化后,再经过风化作用、清洗后流入河流与溪流,在那里透过水作收集及结合再形成金块。

金矿石

金亦有时会以与其他元素,特别是形成化合物的形式出现。例子有针状碲金矿(calaverite)、针碲金银矿(sylvanite)、叶碲矿(nagyagite)、碲金银矿(petzite)及白碲金银矿(krennerite)。金亦有极少机会与水银以汞齐形成出现,另外亦会以一个低浓度在海水出现。

理化性质

物理性质

元素名称:金

符号:Au

CAS号:7440-57-5

熔点:1064℃

沸点:2807℃

密度:19.32g/cm3(20℃)

常温下金的自由电子的平均自由程:40nm

常温下,金的块体材料的电阻率:2.05×10^-8(Ω·m)

声音在其中的传播速率:(m/S) 2030

比热容:0.13kJ/(kg·K)

原子序数:79

核电荷数:79

核外电子数:79

原子半径:134

M+离子半径:137

M3+离子半径:85

M+(气)水合热:-644

升华热:385

原子体积:10.2(立方厘米/摩尔)

元素在太阳中的含量:0.000001(单位:千分之一)

元素在海水中的含量:0.00000001(单位:千分之一)

地壳中含量:0.0000011(单位:千分之一)

延性:金是延性及展性最高的金属。一克金可以打成一平方米薄片,或者说一盎司金可以打成300平方英尺。金叶甚至可以被打薄至半透明,透过金叶的光会显露出绿蓝色,因为金反射黄色光及红色光能力很强。[2][3]纳米级金材料的延展性显著不同,极脆,易碎,300个原子厚的金箔须用红松鼠毛靠静电吸起,否则极易遭到破坏。

其他:纯金是无味道的,因为它非常耐侵蚀(其他金属的味道源自金属离子)。另外,金的密度相当高,一立方米的金重量为19.320吨。与此比较起来,的密度为11.340 g/cm3,而密度最高的元素是,其密度为22.661 g/cm3。高纯度金单晶可反射红外线。

化学性质

其化学性质不活泼,是不活泼的金属元素。常温下不与氧气反应,只有加热和其他工序才能制造氧化金,只能溶于王水,硒酸高氯酸等腐蚀性较强的物质中。金受热后可以在氟气中燃烧形成三氟化金,化学式为

2Au+3F2=点燃=2AuF3

金的化合物:氯化金:AuCl3 、氧化金:Au2O3(又称三氧化二金)(易形成络合物)、氢氧化金:Au(OH)3 等

相对原子质量:196.9665

同位素及放射性:Au-197

所属周期:6

所属族:IB

外围电子层排布:5d10 6s1

核外电子排布:2-8-18-32-18-1

电子层:K-L-M-N-O-P

常见化合价:+1 +3

电负性:2.54

电离能(kJ /mol)

M - M+ 890.1

M+ - M2+ 1980

M2+ - M3+ 2900

M3+ - M4+ 4200

M4+ - M5+ 5600

M5+ - M6+ 7000

M6+ - M7+ 9300

M7+ - M8+ 11000

M8+ - M9+ 12800

M9+ - M10+ 14800

描述:赤黄色金属,质软,延展性强.晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。

晶胞参数

a = 407.82 pm

战国时代黄金鸟

b = 407.82 pm

c = 407.82 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

化学上,金是一种过渡金属,在溶解后可以形成三价及单价正离子。金与大部分化学物都不会发生化学反应,但可以被氯、氟、王水及氰化物侵蚀。金能够被水银溶解,形成汞齐(但这并非化学反应);能够溶解银及碱金属的硝酸不能溶解金。以上两个性质成为黄金精炼技术的基础,分别称为“加银分金法”(inquartation)及“金银分离法”(parting)。此外,硝酸可用来鉴别物品里是否含有金元素,这一古老的方法亦是英语谚语“acid test”的语源,意指用“测试黄金的标准”来测试目标物是否名副其实。

常见金的氧化态包括+1(一价金)及+3(三价金)。溶液中的金离子可以容易地被还原而沉淀成为金单质,方法是通过加入其他金属作还原剂。金块状。

氧化态:MainAu+3 OtherAu-1,Au0,Au+1,Au+2,Au+5

主要用途

在现代社会中,黄金的主要用途有:

1). 用作国际储备。这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性,历史上黄金充当货币的职能,如价值尺度、流通手段,储藏手段,支付手段和世界货币。二十世纪70年代以来黄金与美元脱钩后,黄金的货币职能也有所减弱,但仍保持一定的货币职能。许多国家,包括西方主要国家国际储备中,黄金仍占有相当重要的地位。

2). 用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是一个人的社会地位和财富的象征。

3). 在工业与科学技术上的应用。由于金具备有独一无二的完美的性质,它具有极高的抗腐蚀的稳定性;良好的导电性和导热性;金的原子核具有较大捕获中子的有效截面;对红外线的反射能力接近100%;在金的合金中具有各种触媒性质;金还有良好的工艺性,极易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉;金很容易镀到其它金属和陶器及玻璃的表面上,在一定压力下金容易被熔焊和锻焊;金可制成超导体与有机金等。正因为有这么多有益性质,使它有理由广泛用到最重要的现代高新技术产业中去,如电子技术、通讯技术、宇航技术、化工技术、医疗技术等

金融交易

在很多国家,金是货币交易的标准,也会用来制作硬币及珠宝。由于纯金太软,所以金通常会与铜及其他贱金属制成合金来增加硬度。金在合金的含量会以克拉(k)来量度,而纯金则是24k。在1526年至1930年代流通的金币,由于其硬度的关系,通常会是22k合金,称为皇冠金。但在今天,金不再担任日常货币流通角色。

在历史上,金曾经天然地充当货币的角色。19世纪中期曾形成金本位制度。尽管世界上各国多以纸币作为法定货币(且部分国家禁止金作为货币流通),但金依然被视为一种“准货币”,黄金储备在各国财政储备中均占有重要地位。

收藏

当今,贵金属币主要用作收藏或投资,所以通常是24k的。然而,美国鹰币及英国沙弗林金币仍因为历史因素而被制成22k。加拿大枫叶金币在众多贵金属币中拥有最高的纯度,为99.999%(准确度:0.99999)。现代部分其他有99.99%纯度的金币有“澳洲金袋鼠”(它最早以澳洲金块的形式在1986年出现,而袋鼠主题则是在1989年加入)、部分澳洲农历系列的金币 及奥地利爱乐金币。美国铸币局在2006年起发行的美国水牛金币亦有99.99%的纯度。

珠宝

原材料

由于24k纯金比较软,所以在作珠宝时,金常常会被制成合金以改变硬度、延展性、熔点、颜色及其它特性。在22k、18k、14k或10k的合金中,会含有较高成分的铜、银、或其他贱金属。铜是贱金属中最常用的,会使合金有偏红的色泽。在数百年前及俄罗斯的珠宝中也有以铜模铸造,含25%铜的18k金—玫瑰金。而14k金铜合金与部分青铜合金颜色几乎一样,两者皆可制作徽章。 蓝金是由金和制成合金而成,但因为蓝金较脆弱,所以较难使用在珠宝制作上。紫金是由金和制成合金而成,通常只用在专门的珠宝上。14k或18k的金与银制成合金后呈绿黄色,所以被称为绿金。而金与制成合金则可形成白金合金。白色18k金合金呈银色,并含有17.3%镍、5.5%锌及2.2%铜。但由于镍有毒,受欧洲法律限制,所以有时会用另一种方法,用钯、银及其他白色金属制造白金合金。 但是它的制作成本比前者为高。高纯度的白金合金比起银或纯银的抗侵蚀能力高很多。日本工艺品木目金充分利用了不同金合金间的颜色对比,制造出装饰性如同木纹年轮的效果。

焊料

由金制造的焊锡铜焊通常用作高温硬焊或连接金制珠宝的部件。金匠利用独立焊锡接口组合复杂物件。金焊锡通常有三种不同硬度,硬度高的焊锡会被优先使用,其次是较低硬度的焊锡。金焊锡必须与连接物品的纯度相同。合金会在严格监控下制造,使它们的颜色与黄金或白金吻合。

在台湾金瓜石黄金博物园区展出的220kg金砖。


来源:百度百科


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