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金   79Au
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外观
金属:金色

金的晶体
概况
名称·符号·序数 金(Gold)·Au·79
元素类别 过渡金属
·周期· 11·6·d
标准原子质量 196.966569[1](5)
电子排布

[Xe]4f145d106s1
2,8,18,32,18,1

金的电子层(2,8,18,32,18,1)
历史
发现 中东人(早于公元前6000年)
物理性质
物态 固体
密度 (接近室温
19.30 g·cm−3
熔点时液体密度 17.31 g·cm−3
熔点 1337.33 K,1064.18 °C,1947.52 °F
沸点 3129 K,2856 °C,5173 °F
熔化热 12.55 kJ·mol−1
汽化热 324 kJ·mol−1
比热容 25.418 J·mol−1·K−1

蒸汽压

压/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温/K 1646 1814 2021 2281 2620 3078
原子性质
氧化态 -1, 1, 2, 3, 4, 5
两性氧化物)
电负性 2.54(鲍林标度)
电离能

第一:890.1 kJ·mol−1

第二:1980 kJ·mol−1
原子半径 144 pm
共价半径 136±6 pm
范德华半径 166 pm
杂项
晶体结构 面心立方
磁序 抗磁性[2]
电阻率 (20 °C)22.14 n Ω·m
热导率 318 W·m−1·K−1
膨胀系数 (25 °C)14.2 µm·m−1·K−1
声速(细棒) (室温)2030 m·s−1
抗拉强度 120 MPa
杨氏模量 79 GPa
剪切模量 27 GPa
体积模量 180[3] GPa
泊松比 0.44
莫氏硬度 2.5
维氏硬度 216 MPa
布氏硬度 25 HB MPa
CAS号 7440-57-5
最稳定同位素

主条目:金的同位素

同位素 丰度 半衰期 方式 能量MeV 产物
195Au 人造 186.10天 ε 0.227 195Pt
196Au 人造 6.183天 ε 1.506 196Pt
β 0.686 196Hg
197Au 100% 稳定,带118个中子
198Au 人造 2.69517天 β 1.372 198Hg
199Au 人造 3.169天 β 0.453 199Hg

英语:gold)是化学元素化学符号Au(来自拉丁语aurum),原子序数79。纯金是有明亮光泽、黄中带红、柔软、密度高、有延展性的金属。金在元素周期表中在11族,属过渡金属,是化学性质最不活泼的几种元素之一。金在标准状况下是固体,在自然界中常以游离态单质形式(自然金)存在,如岩石、地下矿脉英语vein (geology)冲积层中堆积的砂金或金粒。金能和游离态的形成固溶体琥珀金,在自然界中也能和形成合金。矿物中的金化合物不太常见,主要是化金。

金的原子序数在宇宙中天然存在的元素中是较高的。据信这种重元素是在两颗中子星碰撞时的超新星核合成中产生,[4]在太阳系形成前的尘埃中就已存在。由于地球形成之初还处于熔化状态,早期地球英语early Earth的金几乎都已沉入地核。因此,现在地球上地壳地幔的金多是拜后来后期重轰炸期(约40亿年前)的小行星撞击事件所赐。

金能抵抗单一的侵蚀,但却能被王水溶解(“王水”因此得名)。这种混合酸能和金反应生成四氯合金酸离子。金也能溶于碱性氰化物溶液,这是其开采电镀的原理。能够溶解银及贱金属硝酸不能溶解金,这些性质是黄金精炼技术的基础,也是用硝酸来鉴别物品里是否含有金的原理,这一方法是英语谚语“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。此外,金能溶于水银,形成汞齐(也是一种合金),但这并非化学反应

金在有历史记载以前就是一种广受欢迎的贵金属,用于货币、保值物、珠宝艺术品。以前国内和国际通常实行以金为基础的金本位货币制度,但1930年代时金币已停止流通。70年代,随着布雷顿森林协定的结束,世界范围内的金本位制终于让位给法定货币制度。不过因其稀有,易于熔炼、加工和铸币,色泽独特,抗腐蚀,不易和其他物质反应等特点,金的价值不减。

截至2014年 (2014-Missing required parameter 1=month!)底,人类总共开采了18.36万公吨(相当于9513立方米)的金。[5] 产量中的50%用于珠宝,40%用于投资,还有10%用于工业[6] 因其高延展性,抗腐蚀性,在大多数反应中的惰性和导电性,金一直在各类电子设备中用作耐腐蚀的电子连接器,这是它的主要工业用途。此外它还用于屏蔽红外线,生产有色玻璃英语colored glass金箔,以及修补牙齿。有些金在医学上仍作为消炎药使用。

目录

词源[编辑]

英语“gold”和很多日耳曼语族的相应单词同源,源于原始日耳曼语*gulþą,而后者则源于原始印欧语*ǵʰelh₃-,意为“闪耀,闪光;呈黄色或绿色”。[7][8]

符号Au则是来自拉丁语aurum,意即“金”。[9]后者本身则来自原始印欧语*h₂é-h₂us-o-,意为“发光”。这个词和拉丁语aurora(“黎明”)的源词*h₂éu̯sōs词根相同,是*h₂u̯es-[10] 也许是因为这种词源关系,是科学出版物中常说aurum意思是“闪亮的黎明”。[11]

特性[编辑]

合成的金晶体

延性及展性[编辑]

金是延性及展性最高的金属。一金可以打成一平方米薄片或拉长成4000的细丝,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。因延展性非常好,黄金可以打成金箔和拉成金丝。金箔用于塑像建筑工艺品的贴金,常见于寺庙教堂内的装饰贴金。金箔也可入中药

与其他物质的反应[编辑]

金可以很容易便与其他金属形成合金。那些制成的合金可以增加硬度或制造奇特的颜色(见下)。金是的良导体,亦不受地球大气层及大部分反应物影响。热、湿气、及大部分侵蚀剂只对金有少量化学影响,令金适合作为硬币及珠宝;相反地,卤素可以与金起化学反应,而王水则可以通过形成氯金酸根离子(AuCl4)溶解金。

金的氧化及还原[编辑]

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沉淀成为金单质,方法是透过加入其他金属作还原剂。所加入的金属被氧化成为金属离子后溶于水中,而金离子被还原为0价后形成沉淀。澳洲国立大学法兰克·理斯(Frank Reith)近期进行研究显示微生物在金沉淀物的形成中发挥着重要作用:它们运送及沉淀金令金在冲积沉淀物中形成金粒或金块状[12]

颜色[编辑]

其他金属颜色通常是银灰色的,因为它们的“电子海”能够吸收及放出的光子频率范围较大,覆盖了各种色光的波长范围。金的反应则不同,因为相对论量子化学(relativistic quantum chemistry)中微妙的相对论效应影响了金原子的原子轨道[13]

其他性质[编辑]

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)。溶于王水,生成三氯化金水溶液一氧化氮气体。另外,金的密度相当高,为19,320 kg/m³。与此比较起来,的密度为11,340 kg/m³,而密度最高的元素是,其密度为22,661 kg/m³。

应用[编辑]

金融交易[编辑]

在很多国家,金是货币交易标准,也会用来制作硬币珠宝。由于纯金太软,所以金通常会与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。尽管现在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。

美国鹰币背面。
中国农业银行1000克金条

收藏用金币[编辑]

现在,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[14]英国沙弗林金币仍因为历史因素而被制成22k。加拿大枫叶金币的纯度,[15]为99.99%(准确度:0.9999)。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[16] 及奥地利爱乐金币[17]美国铸币局在2006年起发行的美国水牛金币[18]亦有99.99%的纯度。

珠宝[编辑]

原材料[编辑]

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,两者皆可用作制作徽章。 蓝金是由制成合金而成,但因为蓝金较脆弱,所以较难使用在珠宝制作上。紫金是由制成合金而成,通常只用在专门的珠宝上。14k或18k的金与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%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[编辑]

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。

金瓜石黄金博物园区展出的220kg金砖。

医疗[编辑]

另类医疗[编辑]

在中世纪,由于金罕有及漂亮,所以被认为对健康有益(虽然实际上不是)。现在,隐微术(Esotericism)者仍认为金有治疗疾病的力量,并用作另类医疗。其实,部分金的盐类的确有防止发炎的性质,并被用作治疗关节炎。但由于金属状态的金对所有体内的化学反应呈现惰性反应,所以只有金的盐类及其放射性同位素有医学价值。

牙医学[编辑]

金合金多在牙科修复学上使用,特别是牙齿修复,例如牙冠及永久牙桥。金合金的细微延展性,可令表面与其他牙齿吻合,所以修复效果比陶瓷制的大臼齿好。在文化角度,有些文化喜欢制作金牙齿在门牙上。

一个有金牙的塔吉克族女人。

胶态金[编辑]

胶态金是金纳米颗粒胶体溶液,在水中呈深红色。它是由柠檬酸盐抗坏血酸盐的还原反应来还原溶液中的氯金酸,然后在纳米技术下制成。胶态金多用在医学生物学材料科学上。免疫胶态金标记英语Immunogold labelling技术充分发挥了金粒子吸收蛋白质分子到其表面的能力。有些有抗体涂层的胶态金粒子更可侦察细胞表面的抗原[19]电子显微镜观察下,免疫胶态金会集中在抗原上。[20] 除医学用途之外,胶态金亦用作金色颜料,涂在烧制前的陶瓷上。

辐射治疗[编辑]

金的同位素金-198(半衰期:2.7日),可以用作部分癌症及其他疾病的治疗[21]

食用[编辑]

格但斯克金箔酒。

金箔是铺在美食上的金薄片或粉末,多用作糖果及饮品上的装饰[22]。金箔在中世纪欧洲以薄片或粉末形式,被贵族加在食物及饮品中,以突显贵族的富裕、食品的罕有及珍贵或健康。用作食物添加剂的金的E编码为175。格但斯克金箔酒(俗称黄金水),是一种在波兰格但斯克德国施瓦巴赫生产,含有金叶片的传统草药利口酒。部分昂贵的鸡尾酒亦有加有金箔[23]

电力传导[编辑]

导电系数非常高,常用在3C产品的电路板上。

高能量传导用途[编辑]

金的金属的电子密度为5.90×1022 cm−3。金有十分高的电传导性,所以被用作含高电流的电线(虽然以相同容量计算银比金有更高的电传导性,但金有抗侵蚀的优点),例如曼哈顿计划中的原子实验。然而,在实验中,电磁型同位素分离器的磁石上使用了高电流银电线。

电子接件[编辑]

虽然金会被氯气侵蚀,但由于其高传导性、及高抗氧化、抗环境侵蚀(包括能够抵抗其他非含氯的酸),所以被广泛应用在电子工业上,令电线接件有良好连接。例如在昂贵的电子接件连接线,例如声音、图像及通用序列总线的连接线。但使用金电线却有很大争议。它常被影音专家批评不必要,而且被视为市场营销的伎俩。某些电子测量仪器的接头也会镀金,以避免氧化。但金在其他应用层面,例如高湿度、高腐蚀性的大气电子接触、失败率高的接触,例如部分电脑、通讯设备、航天器喷射机引擎等等仍十分普遍,而且在未来亦不太可能被其他金属取代。

开关接触[编辑]

除了电力接触外,金亦应用在开关电力接触上,因为金抗侵蚀、高导电性、高延性及无毒[24]。因为开关接触通常会比电子接触更易侵蚀。

电磁辐射的反射体[编辑]

由于金是电磁辐射的优良反射体,所以它被用作人造卫星、保暖救生衣的红外线保护面层、太空人的头盔及电子战机如EA-6徘徊者式电子作战机的保护层。另外,金也用作部分金唱片反射层。

摄影调色剂[编辑]

摄影上,金调色剂可把溴化银的黑白相片变成棕色或蓝色色调,或增加它们的稳定性。在棕褐色调相片中,金调色剂会令相片变成偏红色调。柯达有几种金调色剂,使用了金氯化物[25]

受扫描电子显微镜观察前的加上金涂层的昆虫样本。

电子显微镜的传导物质[编辑]

金或金与的合金在扫描电子显微镜中,担当了生物样本及其他非传导物质,如塑胶及玻璃,传导的角色。涂层以等离子溅镀方式加上。金的高电传导性把电荷导向地面,而其高电子密度令扫描电子显微镜电子束有停止电子力量,有助限制电子束穿透样本的深度。这有助增加对样本位置及其表面形状的测量精确度,及增加图像的空间分辨率。金在电子束照射下,亦会制造一个次级发射,这些低能量电子通常会作为扫描电子显微镜讯号来源。

其他[编辑]

历史[编辑]

杜林纸草地图,显示矿藏位置。

早期的黄金描述[编辑]

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”[27]。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)[28],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世纪的黄金[编辑]

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[28]。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伽门农的面具(Mask of Agamemnon)与及其他戒指[29]

前1世纪至2世纪的黄金[编辑]

战国时代黄金鸟
拉斯.梅杜拉斯的环景摄影

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,直到最近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[29]

3世纪至12世纪的黄金[编辑]

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[29]。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[29]。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[30]

12世纪至13世纪的黄金[编辑]

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波哥大黄金博物馆(Museo del Oro)[29]。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世纪的黄金[编辑]

非洲马里帝国旧大陆以其拥有大量黄金而闻名。帝国统治者曼萨·穆萨(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[31]。一个当时的阿拉伯历史学家指出:

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[29][33][34]

19世纪的黄金[编辑]

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乔治亚州北部的一个称为达洛尼加(Dahlonega)小镇[35]。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。

黄金开采的现况[编辑]

在远古时期,金从地质角度上较易取得,但自从1910年以来发现的矿藏的75%已经被开采[36]。根据世界黄金协会公布的数据,人类迄今一共开采了17万吨黄金。估计世界上所有已经冶炼的金可以形成一个边长20米的立方体,体积为8000立方米[36]

文学中的金[编辑]

一个在前340年至前330年普利亚红彩陶器(Red-figure pottery)的双耳喷口杯(Krater)上绘画着伊阿宋交回金羊毛的故事。

希腊神话[编辑]

金羊毛的传说中的可能指在古代使用羊毛砂矿(placer deposit)去收集金粉。黑海的东南角因为金而著名。那里的采矿由弥达斯当国王时已经开始,而那些金的重要性在于它是制造现今世界上最早的硬币,地点在于约前630年的吕底亚

圣经[编辑]

金在《旧约圣经》经常被提及,由〈创世纪〉2章11节(在哈腓拉(Havilah)),亦是在〈马太福音〉提及的东方三博士带来的礼物之一。〈启示录〉21章21节形容新耶路撒冷这城市有街道由纯金制造,与水晶一样清晰。

乌托邦[编辑]

虽然部分组别的金属的价格可以比金高出很多,但是金仍然长期被视为最受欢迎的贵金属,而其价值在历史中被用作很多货币的标准(称为金本位)。金被视为纯正、珍贵、皇室及包含以上所有特征的角色。金作为财富及威望的象征被托马斯·莫尔的《乌托邦》中被取笑;在那想像中的岛屿上,金常见得可以用作奴隶的锁链、餐具及坐厕。当其他国家的大使来访时,因为他们炫耀他们的金制珠宝及奖章,乌托邦人误会他们是仆人,而反而对那些只是适度打扮的人表示崇敬。

分布[编辑]

自然状态[编辑]

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%称为琥珀金。当银含量上升时,物件的颜色会变得较白及较轻。

来源[编辑]

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硫化物 矿矿脉同时出现。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、清洗后流入河流溪流,在那里透过水作收集及结合再形成金块。

金矿石。

金矿石[编辑]

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)[37]。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海水出现。

生产[编辑]

开采黄金的大小[编辑]

有经济效益的提金(gold extraction)由大型容易开采矿藏中的矿石质素平均小于0.5 g/1000 kg(0.5 parts per million, ppm)便可以达成。在露天开采的金矿中,通常矿石的质素为1至5 g/1000 kg (1–5 ppm),, 地下硬岩开采(Hard rock mining)或是地下开采(Underground mining) 的矿石的质素通常至少有3 g/1000 kg (3 ppm)。由于金的质素要达到30 g/1000 kg (30 ppm)才可能被肉眼可以看得见金,所以金矿中的金是看不到的。

南非的产金业趋势[编辑]

世界黄金生产趋势

自从1880年代开始,南非便成为了世界黄金供应的一大部分来源,约有50%的已经生产的黄金由南非而来。1970年的生产占世界供应的79%,约有1,000。但在2007年只有272吨。以上明显的下降是因为开采的困难度增加、影响工业的经济因素的改变及安全监察的加强。在2007年中国生产了276吨取代了南非成为了世界最大的黄金生产者,为1905年来首次取代南非的地位[38]

南非金矿[编辑]

位于南非的城市约翰内斯堡因为威特沃特斯兰德淘金潮而形成,而当时发现了有史以来世界上最大的金矿。位于自由邦豪登省盆地的金矿矿场,走向和倾角(strike and dip)均十分广阔,成为世界最深的金矿,而当中Savuka及TauTona陶托那金矿是现今最深的金矿,有3,777米。在1899年至1901年大英帝国阿非利卡人波耳人第二次波耳战争的其中一个起因便是采矿工人权利及南非黄金财富所有权之争。

其他主要生产者[编辑]

澳洲维多利亚州往地下金矿的入口。

其他主要的黄金生产者有美国、澳洲、中国、俄罗斯及秘鲁。在南达科他州内华达州的金矿提供了美国三分之二的黄金用量。在南美有富争议性的帕斯瓜拉玛矿场(Pascua Lama)计划,其目的为开发位于智利阿根廷边境的阿塔卡马沙漠高山的丰富资源地区。现在约有四分之一的世界黄金出口估计源自手工业或是小型采矿[39]

工业精炼[编辑]

在初期生产后,金接着通常会被沃尔威尔法(Wohlwill process)或是密勒法(Miller process)作工业精炼。其他试金(assaying)和纯化英语Purification(purifying) 小量黄金的方法包括加银分金法、金银分离法及灰吹法(cuppelation),或基于溶解金于王水中的精炼方法。

海水化金[编辑]

欺骗的手法[编辑]

世界海洋含有大量的黄金,但都以浓度极低的状态存在,可能其十亿分率只有0.1-0.2。有很多人自称能够合乎经济效益地从海水中取得黄金,但直到现在他们全部均是错误或有欺骗成分的。普雷斯科特·杰尼根(Prescott Jernegan)在美国1890年代进行一个海水化金的诈骗。在1900年代一个英国的骗子亦进行同样的骗局[40]

商业上的尝试[编辑]

发明哈柏法的德国籍发明家弗里茨·哈伯试图商业地运作海水化金,希望以此帮助偿还德国在第一次世界大战的赔偿。但他不幸地把海水中金的浓度估计过高,可能因为其样本受到污染。他的努力只可以生产少量的金,而令德国政府的亏损比其商业价值高出很多。现今仍然未有商业上可能的海水化金的方案得到确认。黄金合成在经济上来说不可能,而在可见未来上亦不可预见。

黄金的供求[编辑]

2005年黄金出口。

平均采金(gold mining)及提金的成本为每金衡制盎司US$238,但它亦会因应开采模式及矿石质素而改变。在2001年,全球金矿生产出2,604吨,即那年全部黄金需求的67%。世界黄金协会(World Gold Council)估计在2005年全球黄金供应为3,859吨,而需求为3,754吨,有105吨的盈余[41]。在2006年,估计所有曾经生产的黄金有158,000吨[42]。以现在的消耗量,黄金的供应估计可以维持45年[43]

价格[编辑]

自从2001年伦敦金银市场协会(LBMA)以每金衡制盎司的美金计的早上黄金现货定价(Gold Fix)
自从1968年每盎司的实际美元及2006年美元计的金价

黄金的高价是因为其数量极为稀少。在地球地壳中只有十亿分之三是金。

量度方法[编辑]

与其他贵金属相似,金是以金衡制及克计算。当它与其他金属形成合金时则用克拉显示其金的含量,以24克拉为纯金以较少克拉的以比例计含金量则较少。而金条(gold bar)的纯度亦可以以0至1的小数表示,称为千分纯净度(millesimal fineness),例如0.995 便是十分纯净。

定价方式[编辑]

黄金的价格由公开市场(open market)控制,但伦敦一个在1919年九月开始称为黄金现货定价的体制提供黄金业一个每日的基准指标(benchmark)。而下午黄金现货定价则在1968年出现,目的为了当美国市场开市时作一个价格本位。

金与货币的关系发展[编辑]

固定价格[编辑]

历史上金用来支持货币,在称为金本位经济系统中,特定重量的金会被称为货币单位的一个名称。美国政府有一段长时间设定美元的价格为每金衡制盎司$20.67($664.56/kg),但在1934年美元的价格重新估价为每金衡制盎司$35.00($1125.27/kg)。在1961年,因为维持此价格变得很困难,有一些美国及欧洲银行同意操纵市场去防止货币因为黄金需求上升而带来进一步贬值。

私人与国际市场的分开处理[编辑]

在1968年3月17日,经济因素令黄金互助基金(gold pool)的崩溃,取而代之的是两层的价格机制,黄金仍然用在国际户口以每金衡制盎司$35.00($1.13/g)的旧价格处理,但私人市场的黄金价格却容许其自由浮动。以上两层的价格机制在1975年被废除,在那时黄金价格完全由自由市场控制。中央银行仍然持有历史性的黄金储备作为一种保值,虽然所占的比重越来越少。

黄金储备[编辑]

世界最大的黄金储备位于纽约联邦储备银行,持有约3%的已开采黄金[44],而同样装满贵金属、在诺克斯堡美国金银储备(U.S. Bullion Depository)亦有相同持有量[45]

2015年11月,全球持有黄金的前10名国家依序为:美国德国意大利法国中国大陆俄罗斯瑞士日本荷兰印度。第一名美国拥金量为8133.5吨,第二名德国为3381.0吨。[46]

价格记录[编辑]

由1968年开始,黄金在开放市场的价格转变幅度很大,伦敦黄金现货定价由1980年1月21日$850/oz ($27,300/kg)的高位至1999年6月21日$252.90/oz ($8,131/kg)的低位[47]。1980年的高位只有到2008年1月3日的伦敦黄金现货上午定价才能达到一个$865.35/oz的新高位[48]

长期价格趋势[编辑]

由2001年4月黄金美元价格已经是原本价格的三倍[49],引起了此长期的熊市(secular bear market),或称为商品大萧条(Great Commodities Depression)已经完结,而牛市已经回归的推测[50][51]。在2008年3月,黄金价格上升至超过US$1000[52],但其实质对名目价值仍然低于1980年1月21日$850/oz的高位很多。以通胀计算的话,1980年的高位等于以2007年美元计的US$2400。在上一个世纪,主要经济危机如大萧条第二次世界大战第一次第二次石油危机令原本已经有经过通胀调整的道指和黄金比值(Dow/Gold ratio)下降很多,大部分情况都会低于4很多[53]。在此艰难的时间,投资者会透过投资贵金属特别是金和银等来保障其资产。从2001年起的长期趋势显示此情况现在再次出现。其主要原因在于欧洲[54] 及美国[55][56]货币供给的急速上升,即货币膨胀(monetary inflation)与美国的高双赤字(double deficit)[57][58]。此严重的经济问题令2007年次级房屋信贷风暴、高通货膨胀和主要货币特别是美元日用品大幅的折旧发生。

化合物[编辑]

虽然金是一种贵重金属,它仍然会形成很多不同类型的化合物,其中金所呈氧化态大多在-1至+5之间,主要为一价金(Au(I)) 及三价金(Au(III))。一价金是最常见的氧化态,多为与较“”的配体(如硫醚硫醇负离子及叔)形成的配合物,通常呈直线形结构。其中一个例子便是二氰合金(I)离子(Au(CN)2),是氰化法提金时溶液中金的主要存在形态。一价金不易与水形成配离子。二元卤化金氯化金(I)(AuCl)为锯齿形聚合物长链结构,金原子以直线形排列。大部分含金药物中的金也都为正一氧化态。[59]

三价金也是一种常见的氧化态,例子有三氯化金(AuCl3)、三氧化二金(Au2O3)、氯金酸(HAuCl4,可由金溶于王水得到)等,为d8结构,呈平面正方形构型。

其他价态[编辑]

金也可以呈二价、五价或负一价。二价金化合物通常含Au-Au键,呈抗磁性,例如[Au(CH2)2P(C6H5)2]2Cl2也可作配体,与金(II)形成[AuXe4](Sb2F11)2[60] Au(V)是已知金的最高氧化态,特征化合物为五氟化金(AuF5)。[61] Au(-I)的例子则包括众多金化物,如金化铯(为氯化铯型结构)、[62] 金化、金化四甲基金化铵((CH3)4N+Au)。[63]

许多含金化合物的分子晶体有亲金相互作用,以R-Au…Au-R表示,也称金键,强度与氢键相当,键长在300pm左右[64]。该相互作用是分子间作用力的一个新类型,使不少晶体中存在“金链”、“金面”、双分子缔合(R-Au…Au-R)或大环分子内金键[65],并具有一些特殊性质,目前正在广泛研究之中。

混合价化合物[编辑]

金也可以生成很多簇合物[63] 其中的金多为分数氧化态,例如八面体型的{Au(P(C6H5)3)}62+,以及属于二元金──氧族元素化合物的AuS。它含等量的Au(I)和Au(III)。

含有金-金属键的配合物[编辑]

金可以形成众多配合物,其中一类是含有金-金属键的简单配合物,如Au2、AgAu、AuSn等,它们存在于气相中,其他化合物如(Ph3PAu)2Fe(CO)4等也已被合成。另外一类是金原子簇配合物,其原子簇可含2个、3个、6个、9个或11个金原子,如{[(Ph3P)Au]3O}BF4、[N(PPh3)2]{Au[Co(CO)4]2}等。[66]

同位素[编辑]

在全部金的同位素中,只有金-197属于稳定的同位素,含量接近所有金的100%。其他18种同位素均带有放射性,当中以金-195的半衰期最长,但只有186日。

金曾经被建议作为核武器中一种盐弹(Salted bomb)的原料,而是另一种建议且较为人知的原料,可制成钴弹(Cobalt bomb)。一层天然金的外罩经由热核武器(thermonuclear weapon)放出的密集高能量中子通量(neutron flux)放射后,会发生核转变(Nuclear transmutation)成为有半衰期2.697日的放射性同位素Au-198,制造出约.411 MeV伽马射线,显著增加了武器核微粒(Nuclear fallout)几天的放射性。此武器的制造、测试及使用仍未被人所知。

象征意义[编辑]

瑞士铸造的一公斤金条

正反意义[编辑]

在历史上金曾与伟大圣洁及极度邪恶两个极端联系起来。在《出埃及记》中,金牛犊偶像崇拜及反叛神的标志。在共产主义政治宣传中,黄金怀表及其黄金表链是阶级敌人资产阶级和工业大亨的特点。另一方面,在创世记中,亚伯拉罕被描述为一个拥有很多金银财宝的人,而摩西被指示要用黄金覆盖约柜施恩座。卓越的雄辩家(orator)如约翰一世便有“金口银舌”之称。而中国古代皇帝的说话被比喻为“金口玉言”以示郑重。

金在仪式中的象征[编辑]

结婚戒指传统上会以黄金制造,原因是它的耐久性及不受时间过去所影响,令它不但是一个适合抵受每日磨损的物料,而且亦是一个代表关系的象征。在东方正教会,结婚的男女在婚礼时会以一个黄金王冠作装饰,为婚礼中的一个象征性仪式。金与特别的周年纪念有关,特别是50周年,如结婚纪念日称为金婚、而登基五十周年(golden jubilee)的英文亦与金有关联。中世纪的国王会以受膏及黄金王冠作其正式就任的标志,后者象征天堂永久闪耀的光,即作为一个基督徒的国王,其权威是受到神所启示的。

现代使用黄金的象征手法[编辑]

人类的伟大成就亦会常以金作奖励,通常是以勋章及装饰品的形式。竞赛的胜利者或是奖项常以授与金牌的形式作奖励,例如奥林匹克运动会诺贝尔奖;而很多奖像则会用金制成需要的形状,例如奥斯卡金像奖金球奖艾美奖金棕榈奖英国电影学院奖信用卡公司把它们的产品透过用黄金有关的命名和颜色与财富联系起来,但因为希望互相胜过对方的关系,现在金的地位已经被铂甚至黑金卡(Centurion Card)取代。金的象征性价值在全球分别很大,甚至在相同地区中亦有不同。例如金在土耳其是十分普遍,但在西西里岛则是一个十分珍贵的礼物。

毒性[编辑]

纯金在进食时是无毒性及非刺激性的[67],在有些时候金会以金叶的形状用作食物的装饰。它亦是金色杜松子酒(Goldschläger)、金箭肉桂蒸馏酒(Gold Strike)及格但斯克金箔酒的添加物。金在欧洲联盟已经被准许为一个食物添加物,其在国际食品法典标准(Codex Alimentarius)的E编码为175。

金的可溶性化合物,即金盐类英语Gold salts(gold salts)例如在电镀中使用的氰化金钾对于肺脏肝脏都有毒。现今为止只有很少因为氰化金钾而致命的个案[68][69]。金的毒性可以透过使用如二巯基丙醇(British anti-Lewisite)的螯合剂作减轻。

其他[编辑]

这一重达156盎司(4.42千克)的金块是一位个人探矿者在南加利福尼亚州的沙漠中发现的。

制备[编辑]

  • 传统上采用“淘金”法。
  • 现代开采的金矿可用氰化法提取:先以氰化钠(NaCN)溶液处理粉碎的山金矿石,再用还原。
4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O → 4 NaAu(CN)2 + 4 NaOH
Zn + 2 NaAu(CN)2 → 2 Au + Na2Zn(CN)4
  • 使用电解法精炼可以得到纯度为99.999%的金。

“咬金测试”[编辑]

用咬一咬金去确定黄金的真伪已经有很久远的历史。虽然这方法并不专业,“咬金测试”应该可以在黄金上做记号,原因是金以摩氏硬度作准则是一种软的金属。越纯正的金越容易做记号。加上颜色的可以欺骗此测试,因为铅比金更软。如果有足够数量的铅因为咬而被吸收的话,这样亦会引起铅中毒的危机。

元素符号由来[编辑]

金的符号为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。在古墨西哥的阿兹台克人使用的语言中,黄金的写法是teocuitlatl,意思是“上帝的大便”。

炼金术[编辑]

古代的炼金术士用太阳的符号代表金

制造金是炼金术主要目的之一,炼金术概念认为金可以由一种称为贤者之石的神秘物质与如铅等的其他物质进行相互作用来制造。虽然炼金术师们从未成功过,但是他们的努力引起了人们对于物质本身能够做些什么的兴趣,而此正是现今化学的基础。他们表示金的符号是圆中点(Circled dot)(☉),而这在天文学符号中、埃及象形文字及古代汉字均代表太阳。而现今人工金的制作方法,参见金合成(gold synthesis)。

根据核物理学的理论,若要把其他物质(元素)转变为金,需要利用核反应改变原子核质子数。此方法需要庞大能量,不符经济效益。

相关条目[编辑]

外部链接[编辑]

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延伸阅读[编辑]