
金(Aurum)是一种金属元素,元素符号是Au,原子序数是79,原子量为196.966569u。位于第六周期,IB族(或第11族)。
物理性质:
金单质在常温下呈现标志性的赤黄色光泽,抛光后反射率可达95%。密度19.32g/cm³,约为铁的2.5倍,水的近20倍。纯金(24K)非常柔软,用指甲甚至都能划出痕迹。金的熔点1064 ℃,沸点2856 ℃,虽不及钨,却足以经受古代高温冶炼。金是延展性最好的金属,1克金可压成0.5平方米的金箔。金具有极佳的韧性,1g金可拉成长达3km的细丝。金是电和热的良导体,其导电性在金属中仅次于银和铜。但由于金永不腐蚀,在要求极高可靠性的精密微电路和连接器中,金是无可替代的选择。
金的电子排布
化学性质:
金的化学性质极为稳定,在常温常压下,金几乎不与任何物质反应。金在空气中无论放置多久,都不会像铁一样生锈,也不会像银一样变黑。它永远保持其光泽。金不溶于单一的盐酸、硫酸、硝酸等强酸,也不与碱反应。正因如此,自然界中才能存在天然的纯金块。
金唯一的“天敌”是王水——浓硝酸与浓盐酸按1:3体积比混合的溶液。王水能产生具有强氧化性的氯气和氯化亚硝酰,能与金反应生成可溶性的四氯合金酸(HAuCl₄)。这一特性被用于金的提纯和加工。
能与氰化物在氧气存在下反应,形成可溶性的氰化亚金钾(K[Au(CN)₂]),这是现代黄金冶金(氰化法)的化学基础。此外,在特定条件下,金也能与卤素(如氯气、碘)等反应。
金价态多样,-1、0、+1、+3、+5 价均存在,+1和+3最常见;Au⁺易歧化,Au³⁺是强氧化剂。
当金颗粒<5nm 时,金会“活”起来,成为CO低温氧化、癌症光热治疗的高效催化剂。
金能溶于汞形成金汞齐,这一特性在古代被用于提取金粒,现代则用于精密仪器焊接。
自然金
金,是人类历史上最早被发现和使用的金属之一,没有所谓的“发现者”。它的历史,就是一部与人类文明交织共进的历史。
内瑞拉的自然金晶体
公元前4600年, 由于金以自然金(单质形式)存在于自然界,且色泽耀眼,我们的祖先在河流、沙地中很容易就能捡到它。
考古证据表明,早在公元前4000年以上的新石器时代,人类就开始使用黄金制作简单的饰品。
保加利亚瓦尔纳史前墓地发现的金器
保加利亚瓦尔纳墓地(约公元前4600-4200年)出土的金器,是目前世界上已发现的最古老的黄金制品。
公元前3000年,几乎所有早期文明都对金有着深刻的认知和崇拜。
古埃及法老图坦卡蒙墓葬中的黄金面具
古埃及人将黄金视为“神的肉体”,法老们大量使用黄金制作面具、棺椁、首饰和权杖。图坦卡蒙的黄金面具是其巅峰代表。他们早已掌握了精湛的锤揲、铸造和金箔制作技术。
美索不达米亚两河流域的文明同样擅长黄金工艺,出土的乌尔城普阿比王后头饰等文物,展现了复杂的金工技术。
三星堆考古研究所拍摄的古蜀国遗址出土的金面具

中国古代金饰
古中国虽非黄金资源最丰富的地区,但对金的利用同样源远流长。商代就有包金贝币和薄金片饰物。战国时期出现了精美的错金工艺。汉代帝王盛行以金缕玉衣下葬。
中世纪,欧洲和阿拉伯世界炼金术士们毕生追求将“贱金属”(如铅、铜)转变为黄金。尽管他们的目标从科学上看是错误的,但在这个过程中,他们发展了实验设备、操作方法和化学知识,为现代化学的诞生奠定了基础。金,是驱动他们探索物质转化的终极梦想。
1717年,牛顿担任英国铸币厂督办,将金价正式定为3英镑17先令10.5便士/盎司,沿用200年。
1869年,门捷列夫在周期表预留“金”,原子量197.2,符号Au(拉丁语 Aurum,意为“光辉的黎明”)。
近现代,在美国加州、澳大利亚、南非等地爆发的多次“淘金热”,极大地推动了全球黄金产量的提升和开采技术的现代化,也让黄金更加深入地嵌入全球金融体系。
金的发现和利用史,就是一部浓缩的人类文明进化史,从原始的审美崇拜,到权力的象征,再到金融的基石和科学研究的对象。
金矿
金在地壳中的丰度极低,约为0.004ppm(百万分之零点零零四),意味着每吨地壳岩石中平均仅含约4毫克黄金。它是名副其实的稀有元素。

金矿原石
存在形式:
自然金:这是金最主要的原生形态。它以单质(纯金或银金矿等天然合金)的形式存在,通常以微小的颗粒或脉络嵌在石英等脉石矿物中。偶尔会发现大块的“狗头金”。
伴生金:金常以微细粒形式包裹或散布在黄铁矿(愚人金)、砷黄铁矿等硫化矿物中,或与铜、铅、锌等有色金属矿物共生。
全球金矿床主要分为:
脉状矿床:南非威特沃特斯兰德盆地(储量超6万吨)。
砂矿床:阿拉斯加诺姆港(含金量达20g/m³)。
微细浸染型:中国贵州烂泥沟(难处理金矿代表)。
中国黄金储量居全球第七,主要分布在山东(玲珑金矿)、河南(小秦岭)、云南(镇沅)等地,但平均品位不足4g/吨。
产量与资源:
全球黄金年产量约3000-3500吨。主要产金国包括中国、澳大利亚、俄罗斯、美国、加拿大、秘鲁、加纳等。黄金的不可毁灭性意味着历史上开采的绝大部分黄金(估计超过20万吨)仍以各种形式存在于世上。
开采与提炼:
采矿,选矿,提炼【氰化法(主流),混汞法(古老方法)】,精炼。
金融与投资:
储备货币:各国中央银行都将黄金作为重要的官方储备资产,用以对冲货币风险、维护金融稳定。
投资品:金条、金币、金章是个人和机构重要的投资与保值工具。黄金ETF(交易所交易基金)提供了便捷的纸黄金投资渠道。
珠宝装饰:
永恒的奢华,这仍是黄金最大的消费领域。K金(如18K金含金量75%)通过添加银、铜、钯等金属,在保持价值的同时,获得了更高的硬度、不同的色泽和更丰富的设计可能性。
电子工业:
无可替代的导体:由于金极佳的导电性、永不氧化和不易形成化合物薄膜的特性,它被广泛应用于高可靠性、微型的电子元器件中。
键合丝:用于连接芯片内部电路和外部引脚,是集成电路的“生命线”。
触点与连接器:在手机、计算机、航空航天器的关键电路板、开关和插槽中,镀金层能确保信号传输的稳定和持久,防止因接触不良导致故障。
PCB镀层:在印刷电路板的触点和焊盘上镀金。
芯片封装:部分高端芯片的引脚会采用镀金处理。
镶钻金牙
医疗与健康:
风湿性关节炎治疗:金硫代葡萄糖等金盐注射剂,曾用于缓解类风湿性关节炎的症状(现多被生物制剂替代)。
癌症治疗(研究与应用):金的纳米粒子在癌症的放射治疗中可作为放射增敏剂。金纳米颗粒能选择性聚集在肿瘤部位,在X射线照射下增强局部剂量,提高放疗效果,同时减少对健康组织的损伤。
快速检测(侧向流免疫层析):金纳米颗粒呈现的红色被用作示踪标记,广泛应用于早孕检测试纸和许多疾病快速诊断试纸(如疟疾、登革热)。其原理是金标抗体与目标物结合后,在检测线富集呈现肉眼可见的红色条带。
牙科修复:金合金(常与铂、钯等搭配)因其优异的生物相容性(不引起过敏和排斥)、耐腐蚀性、易于加工和耐磨性,长期以来是制作牙冠、牙桥、嵌体的高端材料。尽管因美观和成本问题,其使用有所减少,但在某些复杂病例中仍是首选。
宇航服面罩
航空航天:
镀金薄膜:金的高反射率和对红外线的极高反射能力,使其成为航天器的理想热控制材料。在航天器的舷窗、部件外壳和防护层上镀覆极薄的金膜,可以有效反射太阳辐射,防止设备过热,同时在寒冷黑暗中减少内部热量向外散失。如宇航服面罩镀金可用于增强对太阳辐射、宇宙射线和微陨石的防护能力,同时保持视野清晰。
润滑剂:在超高真空和极端温度(如太空)中,传统的液体润滑剂会蒸发或失效。金的微细粉末可以作为固体润滑剂,用于航天器活动部件的表面。

块状自然金
人体健康影响:
金属态金:纯金无毒,可安全用于牙科填充和植入物。但长期佩戴含镍合金首饰可能导致接触性皮炎,全球约10%人群对镍过敏。
金化合物风险:氰化金钾(KAu(CN)₂)等化合物具有剧毒,口服0.1克即可致死。2019年印度某金矿泄漏事故导致37人中毒。
纳米颗粒争议:动物实验显示,20纳米金颗粒可穿透血脑屏障,长期暴露安全性待研究。
环境风险:
采矿污染:每生产1克黄金产生30克氰化物废液,智利马里昆加金矿曾因泄漏导致河流鱼类灭绝。
电子废弃物:全球每年产生5000万吨电子垃圾,其中含金量达300吨,但回收率不足20%。
深海开采威胁:国际海底管理局评估显示,开采多金属结核可能破坏30%的深海热液生态系统。
金的永恒,源于其物理与化学性质的完美统一,那抹独特的色泽满足了我们的审美追求。其无与伦比的稳定性赋予了它“不朽”的神话,成为价值存储的终极载体。而其卓越的导电性和生物相容性,又让它成功转型在21世纪的高科技舞台——从智能手机的芯片到癌症治疗的纳米粒子——继续扮演着不可或缺的角色。
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