金,貴金屬的一種,也是一種化學元素,化學符號是Au,原子序數是79 。在幾世紀以來都被用作貨幣、保值物(store of value)及珠寶。在自然界中,金出現在巖石中的金塊或金粒、地下礦脈及沖積層中。金亦是貨幣金屬之一。金在室溫下為固體、密度高、柔軟、光亮,其延展性及延性均是已知金屬中最高的。純金的亮黃色在傳統上被認為具有吸引力。
金
康熙字典
◎ 康熙字典解釋【戌集上】【金字部】 金; 康熙筆畫:8; 頁碼:頁1295第01(點擊查看原圖)
〔古文〕????【唐韻】居音切【集韻】【韻會】【正韻】居吟切,??音今。【易·繫辭註】天地之數,五五相配以成金木水火土。【疏】地四與天九相得,合爲金。【書·洪範】五行,四曰金,金曰從革。【傳】金可以攺更。【疏】可銷鑄以爲器也。【又】從革作辛。【傳】金之氣味。【疏】金之在火,別有腥氣,非苦非酸,其味近辛,故云金之氣味。 又金有五色。【說文】五色金,黃爲之,長久薶,不生衣。百煉不輕,從革不違,西方之行,生於土。【爾雅·釋器】黃金謂之璗,其美者謂之鏐,白金謂之銀,其美者謂之鐐。【書·禹貢】厥貢惟金三品。【傳】金銀銅也。【前漢·食貨志】金有三等,黃金爲上,白金爲中,赤金爲下。【註】白金,銀也。赤金,丹陽銅也。師古曰:金者五色,黃金、白銀、赤銅、靑鉛、黑鐵。 又【公羊傳·隱五年】百金之魚。【註】百金,猶百萬也。古者以金重一斤,若今萬錢矣。【莊子·逍遙遊】不過數金。【註】百金,金方寸,重一斤爲一金。百金,百斤也。【史記·平準書】黃金一斤。【註】索隱曰:如淳云:時以錢爲貨,黃金一斤直萬錢,非也。又臣瓚云:秦以一鎰爲一金,漢以一斤爲一金,是其義也。董彥遠曰:漢一斤金四兩,直二千五百文。【正字通】或曰古十兩爲一斤。兵法:興師一萬,日費千金。燕昭王以千金養士,皆此數也。非若今人以二十四銖爲一金也。 又樂有八音,一曰金。【左傳·成十二年】金奏作于下。【疏】金奏,擊鐘以爲奏樂之節。金,謂鐘及鎛也。【周禮·春官·鍾師】掌金奏。 又兵也。【禮·中庸】衽金革。【朱註】金戈兵之屬。 又【韻會】軍行鉦鐸曰金。【釋名】金鼓。金,禁也,爲進退之禁也。【前漢·李陵傳】聞金聲而止。【註】金,鉦也。一名鐲。 又黃色也。【前漢·宣帝紀】金芝九莖,產於函德殿銅池中。【註】金芝,色像金也。【李白·宮中行樂詞】柳色黃金嫩。 又堅也。【前漢·司馬相如傳】上金隄。【註】金隄,言水之隄塘,堅如金也。【賈誼·過秦論】金城千里。 又官名。【周禮·秋官】職金掌凡金、玉、錫、石、丹靑之戒令。【魏志·王修傳】行司金中郞將。【唐書·百官志】更金部曰司金。【遼史·國語解】隂山採金置冶採鍊,名山金司。【元史·世祖紀】置淮南淘金司。又【前漢·百官公卿表】更名執金吾。【註】金吾,鳥名也,主辟不祥。天子出行,職主先導,以禦非常,故執此鳥之象,因以名官。【古今注】金吾,棒也。以銅爲之,黃金塗兩末,謂爲金吾御史大夫。司隷校尉,亦得執焉。 又【論語·摘輔象】風后受金法。【註】金法,言能決理是非也。 又地名。【五音集韻】金州,周爲附庸國,魏於安康縣置東梁州,後周攺爲金州。又【前漢·地理志】金城郡。【註】昭帝始元六年置。應劭曰:初築城得金,故曰金城。臣瓚曰:稱金,取其堅也。【方輿勝覽】楚威王置金陵邑,因其地有王氣,埋金鎮之,故名。 又山名。【廣輿記】在鎮江府城西北江中,唐裴頭陀於此開山得金,故名。又【述異記】黃金山,生交讓樹。【又】南金山有師子獸。 又臺名。【白帖】燕昭王置千金于臺上,以延天下之士,故謂黃金臺。 又花名。【五代史·附錄】湯城淀池多異花。一曰旱金,大如掌。 又樹名。【洞冥記】影蛾池北有生金樹。破之皮閒有屑,如金而色靑,亦名靑金樹。 又草名。【周禮·春官·鬱人註】鬱金香草,宜以和鬯。又【拾遺記】祖梁國獻蔓金苔。【正字通】百兩金,藥名。又【唐本草】牡丹,亦名百兩金。 又古天子號。【帝王世紀】少昊氏以金德王,故號金天氏。又國號。【金史·太祖紀】國有金水,源產金,故號大金。 又姓。【五音集韻】古天子,金天氏之後。又漢複姓。金留氏,出《姓苑》。 又書名。【前漢·蕭望之傳】金布令甲。【註】金布者,令篇名也。其上有府庫金錢布帛之事,因以名篇令甲者其篇甲乙之次。【唐書·藝文志】海蟾子元英還金篇一卷。【宋史·藝文志】叢金訣一卷。 又神名。【前漢·郊祀志】或言益州有金馬碧雞之神。【註】金形似馬,碧形似雞。 又闕門名。【前漢·公孫弘傳】待詔金馬門。【註】武帝時更名魯班門爲金馬門。 又金精,珠名。見【博雅釋珠】。 又鍾名。【拾遺記】帝顓頊有浮金之鍾。 又星名。【酉陽雜俎】北斗第三星曰視金。【淸異錄】高麗謂星曰屑金。 又金丹。【抱樸子·金丹卷】神人授之金丹仙經。 又石名。【淮南子·地形訓】黃澒五百歲生黃金。【註】澒,水銀也。黃金,石名。 又去聲。【字彙補】音噤。【荀子·解蔽篇】金口閉舌。 又【韻補】葉居良切,音疆。【易林】剛柔相傷,火爛銷金。
考證:〔【前漢·宣帝紀】金芝九莖,產於丞德殿銅池中。〕 謹照原文丞德殿改函德殿。
化學元素解釋:
概述
純金為黃色,極細金粉為黑色,金的膠狀溶液呈紅色、藍色或紫色。根據金件在試金石上劃痕的顏色可以判斷其含金屬。首飾中的含量常用K表示。純金為24K。金的延展性極好,可制成0.00001毫米厚的金箔或拉成只有0.5毫克/米的細絲。金的電導率僅次于銀和銅,熱導率為銀的74%。 金的化學性質十分穩定,從室溫到高溫,一般均不氧化。金不溶于一般的酸和堿,但可溶于王水,也可溶于堿金屬氰化物溶液。此外,酸性的硫脲溶液、溴的溶液、沸騰著的氯化鐵溶液,有氧存在的鉀、鈉、鈣、鎂的硫代硫酸鹽溶液等,能很好地溶解金。堿金屬的硫化物能腐蝕金,生成可溶性硫化金.
在布雷頓森林協定結束前,金是金本位貨幣制度的基石。金條的ISO貨幣代碼是XAU。
金在現代工業的應用層面有牙醫學與電子學。在傳統上,金對氧化侵蝕的高抵抗性是人們使用它的原因之一。
化學上,金是一種過渡金屬,在溶解后可以形成三價及單價正離子。金與大部分化學物都不會發生化學反應,但可以被氯、氟、王水及氰化物侵蝕。金能夠被水銀溶解,形成汞齊(但這并非化學反應);能夠溶解銀及卑金屬的硝酸不能溶解金。以上兩個性質成為黃金精煉技術的基礎,分別稱為「加銀分金法」(inquartation)及「金銀分離法」(parting)。此外,硝酸可用來鑒別物品里是否含有金元素,這一古老的方法亦是英語諺語「acid test」的語源,意指用「測試黃金的標準」來測試目標物是否名副其實
性質
元素名稱:金(Gold)
符號:Au
原子序數:79
核電荷數:79
核外電子數:79
常見氧化數:+1、+3
原子半徑:134
M+離子半徑:137
M3+離子半徑:85
M+(氣)水合熱:-644
升華熱:385
原子體積:(立方厘米/摩爾):10.2
元素在太陽中的含量:(ppm):0.001
元素在海水中的含量:(ppm):0.00001
地殼中含量:(ppm):0.011
氧化態:Main Au+3
Other Au-1, Au0, Au+1, Au+2, Au+5, Au+7
金 - 氧化金
三價金的氧化物,分子式 Au2O3,水合物分子式為Au2O3?3H2O ;分子量 495.98 ;含金量 77.0%;外觀棕色粉末;儲存方法:常溫干燥密封儲存。
化學特性:加熱時放出氧氣,生成單質金。2Au2O3 = 4Au + 3O2↑
制法:
高溫加熱氫氧化金可制得。
2Au(OH)3 = Au2O3 + 3H2O
相對原子質量:196.9665
同位素及放射性:Au-197
所屬周期:6
所屬族:IB
電子層:5d106s1
核外電子排布:2 8 18 32 18 1
常見化合價:+1 +3
電負性:2.54
電離能 (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
熔點:1064℃
沸點:2807℃
密度:19.32g/cm3(20℃)
描述:赤黃色金屬,質軟,延展性強.
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。
晶胞參數:
a = 407.82 pm
b = 407.82 pm
c = 407.82 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
聲音在其中的傳播速率:(m/S) 2030
莫氏硬度:2.5
特性
延性及展性
金是金屬中延性及展性最高的──一克的金可以打成一平方米的薄片,另一角度可以說是一安士的金可以打成300平方尺。金葉甚至可以被打薄成透明,透過金葉的光會顯露出綠藍色,因為金反射黃及紅色的能力很強。
與其它物質的反應
金可以很容易便與其它金屬形成合金。那些制成的合金可以增加硬度或制造奇特的顏色(見下)。金是熱和電的良導體,亦不受地球大氣層及大部分反應物影響。熱、濕氣、氧及大部分侵蝕劑只對金有少量化學影響,令金適合作為硬幣及珠寶;相反地,鹵素可以與金起化學反應,而王水則可以通過形成氯金酸根離子(AuCl4-)溶解金。
金的氧化及還原
常見金的氧化態包括+1(一價金)及+3(三價金)。溶液中的金離子可以容易地被還原及沉淀成為金的金屬,方法是透過加入其它金屬作還原劑。所加入的金屬被氧化成為金屬離子后溶于水中,而金離子被還原為0價后形成沉淀。澳洲國立大學法蘭克•理斯(Frank Reith)近期進行研究顯示微生物對金沉淀物的形成擔當一個重要角色,它們運送及沉淀金令金在沖積沉淀物中形成金粒或金塊狀。
顏色
其它金屬顏色通常是銀灰色的,因為它們的「電子海」能夠吸收及放出的光子頻率范圍較大,覆蓋了各種色光的波長范圍。金的反應則不同,因為相對論量子化學(relativistic quantum chemistry)中微妙的相對論效應影響了金原子的原子軌域[2]。
其它性質
純金是無味道的,因為它非常耐侵蝕(其它金屬的味道源自金屬離子)。另外,金的密度相當高,一立方米的金重量為19,300千克。與此比較起來,鉛的密度為11,340 kg/m³,而密度最高的元素是鋨,其密度為22,661 kg/m³。
存在
金的自然狀態大都是游離狀的純金,但自然界中的純金卻很少是真正純凈的,它們大都含金達99%以上,但總含有少量銀,另外還含有微量的鈀、鉑、汞、銅、鉛等。
分類
金塊
是在自然界中以游離狀態存在而不能人工合成的天然產物。按其來源的不同和提煉后含量的不同分為生金和熟金等。
生金
生金亦稱天然金、荒金、原金,是要被提煉為熟金的對象,是從礦山或河底沖積層開采出,沒有經過熔化提煉的黃金。生金分礦金和沙金兩種。
礦金
礦金,也稱合質金,產于礦山、金礦,大都是隨地下涌出的熱泉通過巖石的縫細而沉淀積成,常與石英夾在巖石的縫隙中,礦石經過開采、粉碎、淘洗,大顆的金可以直接揀取,小粒的可用水銀溶解。礦金大多與其他金屬伴生,其中除黃金外還有銀、鉑、鋅等其他金屬,在其他金屬未提出之前稱為合質金。礦金產于不同的礦山而所含的其他金屬成分不同,因此,成色高低不一,一般在50%-90%之間。
沙金
沙金,是產于河流底層或低洼地帶,于是石沙混雜在一起,經過淘洗出來的黃金。沙金起源于礦山,是由于金礦石露出地面,經過長期風吹雨打,巖石北風化而崩裂,金便脫離礦脈伴隨泥沙順水而下,自然沉淀在石沙中,在河流底層或砂石下面沉積為含金層,從而形成沙金。
沙金的特點:顆粒大小不一,大的像蠶豆,小的似細沙,形狀各異。顏色因成色高低而不同,九成以上為赤黃色,八成為淡黃色,七成為青黃色。
熟金
熟金是生金經過冶煉、提純后的黃金,一般純度較高,密度較細,有的可以直接用于工業生產。常見的有金條、塊、錠和各種不同的飾品、器皿、金幣以及工業用的金絲、片、板等。由于用途不同,所需成色不一,或因沒有提純設備,而只熔化未提純,或提的純度不夠,形成成色高低不一的黃金。人們習慣上根據成色的高低分為純金、赤金、色金3種。按含金量不同分為清色金、混色金、k金。
黃金經過提純后達到相當高的純度的金稱為純金,一般指達到99.6%以上成色的黃金。
赤金和純金得意思想接近,但因時間和地方的不同,赤金的標準有所不同,國際市場出售的黃金,成色達99.6%的稱為赤金。而境內的赤金一般在99.2%-99.6%之間。
色金,也稱“次金”、“潮金”,是指成色較低的金。這些黃金由于其他金屬含量不同,成色高的達99%,低的只有30%。
按含其他金屬的不同劃分,黃金又可分為清色金、混色金、k金等。清色金指黃金中只摻有白銀成分,不論成色高低統稱清色金。清色金較多,常見于金條、錠、塊及各種器皿和金飾品。
色金
混色金是指黃金內除含有白銀外,還含有銅、鋅、鉛、鐵等其他金屬。根據所含金屬種類和數量不同,可分為小混金、大混金、青銅大混金、含鉛大混金等。
k金
k金是指銀、銅按一定的比例,按照足金為24k的公式配制成的黃金。一般來說,k金含銀比例越多,色澤越青;含銅比例大,則色澤為紫紅。我國的k金在解放初期是按每k4.15%的標準計算,1982年以后,已與國際標準統一起來,以每k為4.1666%作為標準。
發現
金,是人類最早發現的金屬之一,比銅、錫、鉛、鋅都早。1964年,中國考古工作者在陜西省臨潼縣秦代棟陽宮遺址里發現八塊戰國時代的金餅,含金達99%以上,距今也已有兩千一百年的歷史了。在古埃及也很早就發現金。
在大自然中金礦就是純金(也有極少數是碲化金),再加上金子金光燦爛,很容易被人們找到。在古代,歐洲的煉丹家們用太陽來表示金,因為金子象太陽一樣,閃耀著金色的光輝。在中國古代,則用黃金、白銀、赤銅、青鉛、黑鐵這樣的名字,鮮明地區別各種金屬在外觀上的不同。不過,雖然說金的自然狀態大都是游離狀的純金,但自然界中的純金卻很少是真正純凈的,它們大都含金達99%以上,但總含有少量銀,另外還含有微量的鈀、鉑、汞、銅、鉛等。
金在地殼中的含量大約是一百億分之五;另外據光譜分析,在太陽周圍灼熱的蒸汽里也有金,來自宇宙的“使者”——隕石,也含有微量的金,這表明其他天體上同樣有金。金在地殼中的含量雖然還不算是太少,但是非常分散。至今人們找到的最大的天然金塊,只有112公斤重,而人們找到的最大的天然銀抉卻重達13.5噸(銀在地殼中的含量只不過比金多一倍),最大的天然銅塊竟達420噸重。在自然界中,金常以顆粒狀存在于砂礫中或以微粒狀分散于巖石中。
金很重,1立方米的水只重1噸,而同體積的金卻達19.3噸重!人們利用金與砂比重的懸殊,用水沖洗含金的砂,這就是所謂的“砂中淘金”。近年來,人們發現含有氰化物的水能溶解金,生成溶于水的NaAu(CN)2,于是采用0.03—0.08%的氰化鈉溶液沖洗金砂,使金溶解,然后把所得的溶液用鋅處理,鋅就把金置換出來,于是制得金。這種化學的“砂里淘金”法,大大提高了淘金的效率。不過,氰化物劇毒,在生產時必須嚴格采取安全措施。現在,只要砂中含有千萬分之三或巖石中含有十萬分之一的金,都已成了值得開采的金礦了。金是金屬中最富有延展性的一種。1克金可以拉成長達4000米的金絲。金也可以捶成比紙還薄很多的金箔,厚度只有一厘米的五十萬分之一,看上去幾乎透明。帶點綠色或藍色,而不是金黃色。金很柔軟,容易加工,用指甲都可以在它的表面劃出痕跡俗話說:“真金不怕火”、“烈火見真金”。達一方面是說明金的熔點較高,達1063℃,火不易燒熔它;另一方面也是說明。金的化學性質非常穩定,任憑火燒,也不會銹蝕。古代的金器到現在已幾千年了,仍是金光閃閃。把金放在鹽酸、硫酸或硝酸(單獨的酸)中,安然無恙,不會被侵蝕。不過,由三 份鹽酸、一份硝酸(按體積計算)混合組成的“王水”,能溶解金。溶解后,蒸干溶液,可得到美麗的黃色針狀晶體——“氯金酸(四氯絡金III酸)”。另外,上面已提到,氰化物的溶液能溶解金,汞也可溶解金,主要是用來在器物表面鍍金。硒酸(或碲酸)與硫酸(或磷酸)的混合物,也能溶解金。在高溫下,氟、氯、溴等元素能與金化合生成鹵化物,但溫度再高些,鹵化物又重新分解。熔融的硝酸鈉、氫氧化鈉能與金化合。
識別
觀色。所謂黃金是“七青、八黃、九紫、十赤”,意思是條痕呈青、黃、紫和赤色的金含量分別為70% 、80% 、90% 和純金。
看比重。黃金是已知物質中比重相對其他常見金屬而言是比較大的,其密度為19.37克/立方厘米,相同重量的黃銅;赤銅體積要比相同重量的黃金,赤金大的多。有經驗的人,看看顏色,掂掂重量,便知一二。
可以比硬度,用火燒,用酸溶的辦法識別金子,赤金硬度最小,用牙可以咬出痕,用大頭針可以劃出紋,真金不怕火煉,在火焰中燒過,仍然金光閃閃,其他金屬一燒就氧化變色。真金還不溶于單一的酸(如,鹽酸,硫酸)中其它金屬都比不上金子。
金 - 彩金
又稱彩色金。即具有紫紅、紅、粉紅、橙、綠、藍、褐及黑色的開金。它們是用金加入銅、鋁、銀、鈷、鈀、鐵、鎘、鎳等金屬熔煉而成。顏色越是奇特的彩金,其價格越是昂貴。彩金主要呈現出玫瑰色、白色和粉紅色。彩金是由18K黃金與其他合金組成的。硬度較純金高,與傳統的黃金和鉑金相比,彩金不但能使有色寶石的色彩更加濃重,還體現了金屬材質的精致、細膩。彩金給人帶來溫暖與愉快;在款式上也是千姿百態。各種風格迥異的飾品,可謂璀璨耀眼,女性無論是著職業裝還是晚禮服,與之相配都能顯出高雅的氣質。彩金一直是歐洲人很喜歡的首飾材料,它的寓意就跟中國人在翡翠中找到的“福祿壽”一樣,代表著人們美好的愿望。
應用
金融交易媒介
在很多國家,金是作為一種貨幣交易的標準、硬幣及珠寶被使用,純金作為平常使用會顯得太軟,所以通常會與銅及其它卑金屬形成合金來增加硬度。金在合金的含量會以克拉(k)來量度,純金被設定為24k。在1526年至1930年代流通的金幣因為硬度的關系而通常有一個22k合金的標準,稱為皇冠金(crown gold)。但在今天,金已經失去了作為日常流通貨幣角色。
收藏用金幣
在現代,金成為了作收藏或投資用途的貴金屬幣(bullion coins)。因為對抗磨損能力的要求不高,現在的金制品通常是24k的,雖然美國鷹幣(American Gold Eagle)及英國的沙弗林金幣(gold sovereign)仍然因為歷史因素而被制成22k。加拿大楓葉金幣(Canadian Gold Maple Leaf)在眾多普遍的貴金屬幣中擁有最高的金純度,為99.999%(準確度為.99999)。現代部分其它99.99%的純金金幣有「澳洲金袋鼠」(它最早以澳洲金塊(Australian Gold Nugget)的形式在1986年出現,而袋鼠主題則是在1989年加入)、部分澳洲農歷系列的金幣[3]及奧地利愛樂金幣[4]。在2006年,美國鑄幣局開始發行的美國水牛金幣(American Buffalo)亦有99.99%的純度。
珠寶原材料
因為24k純金的柔軟性,它在作珠寶用途常會被制成合金,改變其硬度、延展性、熔點、顏色及其它特性。在22k、18k、14k或10k的合金中,會含有較高成分的銅、銀、鈀或其它卑金屬。銅是卑金屬中最常用的,會使合金顯出偏紅的色澤。在古董及俄羅斯的珠寶當中可以見到含有25%銅的18克拉金,并以銅模鑄造,形成玫瑰金。14克拉的金銅合金與部分青銅合金顏色幾乎一樣,而兩者皆可以用作制造警察或其它的徽章。藍金可以透過與鐵作合金形成而紫金可以透過與鋁作合金形成,但除了在專門的珠寶上之外就非常少見了。藍金較為脆弱所以較難使用在珠寶制作上。14克拉及18克拉的金與銀形成合金后呈綠黃色,所以被稱為綠金。白金合金可以透過金與鈀或鎳形成合金制成。白色18k金合金含有17.3%鎳、5.5%鋅及2.2%銅,并顯現出銀色。由于鎳有毒的關系,其由鎳白金鎳的排放歐洲法律限制。另外一種制造白金合金的方法可以用鈀、銀及其它白色金屬制成,但由鈀所制成的合金比由鎳制成的貴很多。高克拉的白金合金比起銀或純銀(Sterling silver)的抗侵蝕能力高很多。日本工藝品木目金(Mokume-gane)充分發揮了由薄片組成的有色金合金之間的顏色對比,制造出裝飾性的木屑效果。
焊料
金制的焊錫(Solder)在利用高溫硬焊或銅焊(brazing)來連接金制珠寶的部件時使用。如果工序符合質量證明(hallmark)的話,金焊錫一定要與連接物品的克拉數值相同,而合金組合則在最高工業標準監控其克拉數值下制造,令它們的顏色與黃金或白金吻合。金焊錫通常會被制成三種不同的熔點范圍,分別是容易、適中及堅硬。透過首先使用硬度、熔點較高的焊錫,再漸漸使用較低熔點的焊錫,金匠(goldsmiths)可以利用獨立焊錫接口來組合復雜對象。
另類醫療
在中世紀,因為罕有及漂亮的對象只可能是健康的想法,金常被認為是一種對健康有益的東西(雖然實際上不是)。甚至部分現今的隱微術(Esotericism)者及另類醫療(alternative medicine)視金屬狀態的金有一種治療的力量。部分金的鹽的確有防止發炎的性質,而被用作治療關節炎及其它類似的藥物。但因為金屬狀態的金對所有體內的化學反應呈現惰性反應,所以只有金的鹽及其放射性同位素有藥理學上的價值。
牙醫學
金合金在牙科修復學(restorative dentistry)使用,特別是牙齒修復,例如牙冠及永久牙橋(bridge)。金合金的細微延展性有助創造一個與其它牙齒吻合的高貴大臼齒表面,令效果可以比用陶瓷制大臼齒的好很多。利用金臼齒在其它突出的牙齒如門牙在部分文化中受歡迎在另外一些文化則并不鼓勵。
膠體金
膠體金(Colloidal gold),是金納米顆粒的膠體溶液,在水中是深紅色,透過使用檸檬酸鹽(citrate)或抗壞血酸鹽(ascorbate)的還原反應來還原溶液中的氯化金,即氯金酸(chloroauric acid),在嚴謹控制粒子大小在幾十納米下制成。膠體金應用在醫學、生物學及材料科學的研究中。免疫膠體金標記(immunogold labeling)的技術令金粒子吸收蛋白質分子到其表面的能力得以充分發揮。有特定抗體涂層的膠體金粒子可以用作測試在細胞表面抗原的存在及位置的探針。在電子顯微鏡觀察下組織的超薄部分,免疫膠體金標記在抗原所在顯示為極濃密的圓點[7]。膠體金亦組成金色涂料中的金色,用在燒制前的陶瓷上。
輻射治療
金的同位素金-198(半衰期:2.7日)用在部分癌癥及其它疾病的治療。
食用
金葉,不論薄片或粉末狀都會以鋪上或混合的方法用于部分美食,特別作為裝飾用在糖果及飲品中[9]。金片在中世紀歐洲以葉片、薄片或粉末形式被貴族使用在食物及飲品中,用意是突顯其財富或是一種認為罕有及珍貴的對象一定是健康的想法。用在食物添加劑的金E編碼為175。格但斯克金箔酒(Goldwasser),德文意思為"黃金水",是一種在波蘭格但斯克及德國施瓦巴赫生產的傳統草藥利口酒,當中含有金葉片。部分昂貴的雞尾酒亦有金葉片在其中[10]。但那些金屬狀態下的金不會與身體任何化學作用起反應,所以它不會有任何味道或任何營養價值,并會在毫無改變下離開身體。
高能量傳導用途
金的金屬的電子密度為5.90×1022 cm-3。金有十分高的電傳導性,因此它作為電線被使用在部分高能量用途中(雖然以相同容量計算銀比金有更高的電傳導性,但金有抗侵蝕的優點)。例如金的電線在曼哈頓計劃中的原子實驗中被使用,但大型的高電流銀電線則在此計劃中的電磁型同位素分離器(calutron)的磁石中使用。
電子接件
雖然金可以被自由的氯氣侵蝕,但它的傳導性及普遍的抗氧化及抗環境侵蝕(包括能夠抵抗其它非含氯的酸)令它在電子業的工業用途十分廣泛,其使用目的在于作為所有電力接件的薄涂層來確保有一個優良的連接。例如金使用在昂貴的電子接件的連接在線,例如聲音、圖像及通用序列總線的連接線。在以上的用途中使用金比其它連接金屬如錫等有很大的爭議。金的接件常被影音專家批評為對大部分消費者來說是不必要的,而且被視為只是一個市場營銷的伎倆。某些電子測量儀器的接頭也會鍍金以避免氧化。但金在其它應用層面,包括高濕度或高侵蝕性大氣的電子滑觸、失敗成本極高的接觸(如部分計算機、通訊設備、航天器、噴射機引擎)仍維持高度的普遍性,而且在可見的未來不太可能被其它金屬所取代。
開關接觸
除了電力的滑觸外,金亦應用在開關(Switch)的電力接觸上,原因是金的抗侵蝕性、電導率、延性及并無毒性。開關接觸通常會比滑觸受到更嚴重的侵蝕壓力。
電磁輻射的反射體
因為金是一個電磁輻射如紅外線、可見光及無線電波的優良反射體,它被用作保護層應用在很多人造衛星、保暖救生衣的紅外線保護面層、航天員的頭盔及電子戰機如EA-6徘徊者式電子作戰機。另外金在部分金CD(Gold CD)會用作反射層。
攝影調色劑
在攝影中,金調色劑被用作把溴化銀的黑白相片傳移往棕色或藍色色調,或是增加它們的穩定性。在棕褐色調(Sepia tone)相片中,金調色劑會形成紅色色調。伊士曼柯達公司列出了幾種金調色劑的公式,使用了金的氯化物。
電子顯微鏡的傳導物質
金或是金與鈀的合金在掃描電子顯微鏡的觀察中,擔當了在生物樣本及其它非傳導物質如塑料及玻璃的傳導涂層的角色。涂層會由氬等離子的濺鍍方式加上。金的高電傳導性把電荷導向地面,而其高電子密度提供掃描電子顯微鏡電子束中的電子一個停止的力量,有助限制電子束穿透樣本的深度。這樣有助增加對樣本位置及其表面形狀的測量精確度及增加圖像的空間解像度。金在電子束照射下亦會制造一個高次級發射(secondary emission)輸出,而這些低能量電子最常作為掃描電子顯微鏡的訊號來源。
其它
• 金亦可以制成金線用于刺繡上。
• 氯化金及氧化金會用作為高質素的茶色玻璃(Cranberry glass)及紅色玻璃的染色劑,會透過加入相同大小的球狀金納米粒子來形成一個深厚強烈的紅色。
• 很多比賽及榮譽如奧林匹克運動會及諾貝爾獎,會頒發一個金牌給得獎者。
• 汽車可以用金作為隔熱用途。邁凱輪F1在其引擎間隔中使用金箔[13]。
• 金會受到鉀的堿性溶液或鈉的氰化物侵蝕及溶解,而金的氰化物是用于商業上把金電鍍在其它卑金屬上或是電鑄(electroforming)的電解質。
歷史
早期的黃金描述
金在史前時期已經被認知及高度重視。它可能是人類最早使用的金屬,其價值在于裝飾及儀式。埃及象形文字早在前2600年已經有金的描述,米坦尼國王圖什拉塔(Tushratta)稱金在埃及比起污物更多。埃及及特別是努比亞擁有的資源令它們成為在大部分歷史中成為主要的黃金產地。最早已知的地圖是在前1320年的杜林紙草地圖(Turin Papyrus Map),顯示金礦在努比亞的分布及當地地質的標示。原始的采礦方法由斯特拉波描述得知,當中包括放火。大型金礦亦在紅海對岸產生,現今為沙特阿拉伯。
前6世紀至前1世紀的黃金
在此期間,黃金開始被人們以貨幣的形式使用。最早已知使用金作貨幣的地方為呂底亞,在前700年呂底亞便以銀和金作合金的形式制成錢幣。在前6世紀或前5世紀期間的中國,一種稱為郢爰的金幣在楚國 流通。古希臘約在前550年便在中東及地中海地區開采黃金。在前323年,希臘人的采礦地點分布由直布羅陀遠至小亞細亞和埃及。當時希臘的首飾主題以人或動物的外形為主,經典例子有當時的阿加曼農黃金面具(Mask of Agamemnon)與及其它戒指。
前1世紀至2世紀的黃金
開采黃金的技術在此時得到提升。古羅馬人發展出一種利用水力采礦(hydraulic mining)來大型開采金的新方法,特別由前25年開始在西班牙及由150年在羅馬尼亞開始使用。其中一個最大的金礦位于西班牙加利西亞的拉斯.梅杜拉斯(Las Médulas),在那處有七個長形高架渠令他們可以淘洗出大部分的沖積礦物。在外西凡尼亞 Ro?ia Montan? 的金礦亦十分大,直到最近仍然有人使用露天采礦技術(opencast mining)采礦。金亦蘊藏在韋爾斯較小的金礦,例如Dolaucothi 的砂礦及硬巖礦。他們使用的各種采礦方法由老普林尼在1世紀末期完成的著作博物志(Naturalis Historia)中詳細描述。在當時,黃金的主要用途在于制成首飾,而金幣的使用比希臘亦更為普遍。首飾的主題主要由描繪神話變成較平凡的幾何圖案。
3世紀至12世紀的黃金
在拜占庭帝國的初期,純金的首飾開始加入寶石的元素。其主題主要是歌頌教會及國王的權力。金匠在此時的技術達到一個高峰。但在歐洲中世紀的早期,因為羅馬人開始從北歐及西歐撤退的關系,羅馬人制造首飾的精湛技術開始在鄰近地區消失。在撒克遜人居住地方發現的金飾看出技術的下降,其主要原因是原料的供應主要來自拜占庭帝國,而因為羅馬人撤出的關系令黃金變得十分罕有。期后伊斯蘭勢力擴大,拜占庭浮夸的黃金首飾大部分被用來建造清真寺及資助軍事活動而開始消失。但在期后黃金首飾的技術及數量卻出現一個復蘇,當中的例子有法蒂瑪王朝時期的黃金手鐲。
12世紀至13世紀的黃金
在歐洲人開辟美洲期間,常有報告指美洲原住民大量展示出金的裝飾品,特別是中美洲、秘魯及哥倫比亞。事實上,在秘魯地區前1200年的查文文化(Chavín culture)已經開始使用黃金作裝飾。而納斯卡(Nazca)人在500年之前發展出鑄金的技術,他們利用黃金與銅制造成玫瑰金,令它的熔點下降方便鑄造。而黃金技術在12世紀開始的奇姆文化(Chimu culture)達到高峰,具代表性的有用金制成的動身、雀鳥及植物,現在保存得最好的收藏品位于波哥大的波哥大黃金博物館(Museo del Oro)。但在西班牙入侵后大部分的黃金被熔化并運回歐洲。
14世紀至16世紀的黃金
非洲的馬里帝國在舊世界以其擁有大量黃金而聞名。帝國統治者芒薩姆薩(Mansa Musa)(1312年–1337年)在舊世界因為他在1324年往麥加的大朝覲而著名。當他在1324年7月經過開羅時,常有報告指他有一隊駱駝隊(camel train)陪同,而那駱駝隊有幾千人,及接近一百只駱駝。由于他花費了過多金錢令整個北非經濟需要一個世紀才能恢復,原因是他引起了快速的通脹。一個當時的阿拉伯歷史學家指出:“埃及金價在他們來的那一年之前原本是十分高價的。1密斯卡爾(mithqal)的金不在25迪拉姆(dirhams)之下,而是常在此價值之上,但是在那時金價下跌了,金價便宜得在現今仍可反映出來。現在的1密斯卡爾不會超過22迪拉姆,甚至更少。此事態已經持續了12年直到現在,其原因是他們為埃及帶來大量的金及在那里花費。”而在歐洲,因為正值文藝復興時期的關系,王室及教會對于黃金的裝飾有大量的需求,而剛剛由南美所掠奪的黃金提供了充足的供應,令金飾技術得到一個良好的發展。而杰出的金匠如本韋努托•切利尼(Benvenuto Cellini)、溫佐•雅姆尼策爾(Wenzel Jamnitzer)令使用黃金的藝術得到發展,一些當時的藝術家如桑德羅•波提切利都曾經當過金匠。
19世紀的黃金
在19世紀期間,尋金熱在有金礦發現的地方便會發生。美國最早主要淘金潮發生的地方在喬治亞州北部的一個稱為達洛尼加(Dahlonega)小鎮[22]。期后因為發現金礦而發生的淘金潮有加利福尼亞淘金潮、科羅拉多州的帕克峰淘金潮(Pike's Peak Gold Rush)、中奧塔哥淘金潮(Central Otago Gold Rush)、澳洲淘金潮(Australian gold rushes)、威特沃特斯蘭德淘金潮(Witwatersrand Gold Rush)、黑山淘金潮(Black Hills Gold Rush)及克朗代克淘金潮(Klondike Gold Rush)。因為金礦的歷史價值,很多歷史上的金礦仍然以其它方式運作。
黃金開采的現況
在遠古時期金可以從地質角度上較易取得,但自從1910年以來發現的礦藏的75%的已經被開采[23]。估計世界上所有已經冶煉的金可以形成一個邊長20公尺的立方體,體積為8000立方公尺。
分布
自然狀態
金在自然中通常以其單質形式出現,即金屬狀態,但亦常與銀形成合金。天然金通常會有8-10%的銀,而銀含量超過20%稱為銀金。當銀含量上升時,對象的顏色會變得較白及較輕。
來源
當礦石含有天然金時,金會以粒狀或微觀粒子狀態藏在巖石中,通常會與石英或如黃鐵礦的硫化物 礦礦脈同時出現。以上情況稱為脈狀礦床(Lode)、或是巖脈金。天然金亦會以葉片、粒狀或大型金塊的形式出現,它們由巖石中侵蝕出來,最后形成沖積礦床的沙礫,稱為砂礦,或是沖積金。沖積金一定會比脈狀礦床的表面含有較豐富的金,因為在巖石中的金的鄰近礦物氧化后,再經過風化作用、清洗后流入河流與溪流,在那里透過水作收集及結合再形成金塊。
金礦石
金亦有時會以與其它元素,特別是碲形成化合物的形式出現。例子有針狀蹄金礦(calaverite)、針碲金銀礦(sylvanite)、葉碲礦(nagyagite)、碲金銀礦(petzite)及白碲金銀礦(krennerite)[24]。金亦有極少機會與水銀以汞齊形成出現,另外亦會以一個低濃度在海水出現。
生產
開采黃金的大小
有經濟效益的提金(gold extraction)由大型容易開采礦藏中的礦石質素平均小于0.5 g/1000 kg(0.5 parts per million, ppm)便可以達成。在露天開采的金礦中,通常礦石的質素為1至5 g/1000 kg (1–5 ppm),, 地下硬巖開采(Hard rock mining)或是地下開采(Underground mining) 的礦石的質素通常至少有3 g/1000 kg (3 ppm)。由于金的質素要達到30 g/1000 kg (30 ppm)才可能被肉眼可以看得見金,所以金礦中的金是看不到的。
南非的產金業趨勢
自從1880年代開始,南非便成為了世界黃金供應的一大部分來源,約有50%的已經生產的黃金由南非而來。1970年的生產占世界供應的79%,約有1,000噸。但在2007年只有272噸。以上明顯的下降是因為開采的困難度增加、影響工業的經濟因素的改變及安全監察的加強。在2007年中國生產了276噸取代了南非成為了世界最大的黃金生產者,為1905年來首次取代南非的地位[25]。
南非金礦
位于南非的城市約翰內斯堡因為威特沃特斯蘭德淘金潮而形成,而當時發現了有史以來世界上最大的金礦。金礦礦場位于自由邦及豪登省盆地的走向和傾角(strike and dip)均是十分廣闊,成為世界最深的金礦,而當中Savuka及TauTona金礦是現今最深的金礦,有3,777公尺。在1899年至1901年大英帝國與阿非利卡人或波耳人的第二次波耳戰爭的其中一個起因便是采礦工人權利及南非黃金財富所有權之爭。
其它主要生產者
其它主要的黃金生產者有美國、澳洲、中國、俄羅斯及秘魯。在南達科他州及內華達州的金礦提供了美國三分之二的黃金用量。在南美有富爭議性的帕斯瓜拉瑪礦場(Pascua Lama)計劃,其目的為開發位于智利和阿根廷邊境的阿塔卡馬沙漠高山的豐富資源地區。現在約有四分之一的世界黃金出口估計源自手工業或是小型采礦[26]。
工業精煉
在初期生產后,金接著通常會被沃爾威爾法(Wohlwill process)或是密勒法(Miller process)作工業精煉。其它試金(assaying)和凈化(purifying) 小量黃金的方法包括加銀分金法、金銀分離法及灰吹法(cuppelation),或基于溶解金于王水中的精煉方法。
欺騙的手法
世界海洋含有大量的黃金,但以濃度極低的狀態存在,可能其十億分率只有0.1-0.2。有很多人自稱能夠合乎經濟效益地從海水中取得黃金,但直到現在他們全部均是錯誤或有欺騙成分的。普雷斯科特•杰尼根(Prescott Jernegan)在美國1890年代進行一個海水化金的詐騙。在1900年代一個英國的騙子亦進行同樣的騙局。
商業上的嘗試
發明哈柏法的德國籍發明家弗里茨•哈伯試圖商業地運作海水化金,希望以此幫助償還德國在第一次世界大戰的賠償。但他不幸地把海水中金的濃度估計過高,可能因為其樣本受到污染。他的努力只可以生產少量的金,而令德國政府的虧損比其商業價值高出很多。現今仍然未有商業上可能的海水化金的方案得到確認。黃金合成在經濟上來說不可能,而在可見未來上亦不可預見。
黃金的供求
平均采金(gold mining)及提金的成本為每金衡制安士US$238,但它亦會因應開采模式及礦石質素而改變。在2001年,全球金礦生產出2,604噸,即那年全部黃金需求的67%。世界黃金協會(World Gold Council)估計在2005年全球黃金供應為3,859噸,而需求為3,754噸,有105噸的盈余。在2006年,估計所有曾經生產的黃金有158,000噸[29]。以現在的消耗量,黃金的供應估計可以維持45年。
金 - 價格
黃金的高價是因為其數量極為稀少。在地球地殼中只有十億分之三是金。 自從2001年倫敦金銀市場協會(LBMA)以每金衡制安士的美金計的早上黃金現貨定價(Gold Fix)
量度方法
與其它貴金屬相似,金是以金衡制及克計算。當它與其它金屬形成合金時則用克拉顯示其金的含量,以24克拉為純金以較少克拉的以比例計含金量則較少。而金條(gold bar)的純度亦可以以0至1的小數表示,稱為千分純凈度(millesimal fineness),例如0.995 便是十分純凈。
定價方式
黃金的價格由公開市場(open market)控制,但倫敦一個在1919年九月開始稱為黃金現貨定價的體制提供黃金業一個每日的基準指標(benchmark)。而下午黃金現貨定價則在1968年出現,目的為了當美國市場開市時作一個價格本位。
固定價格
歷史上金用來支持貨幣,在稱為金本位經濟系統中,特定重量的金會被稱為貨幣單位的一個名稱。美國政府有一段長時間設定美元的價格為每金衡制安士$20.67($664.56/kg),但在1934年美元的價格重新估價為每金衡制安士$35.00($1125.27/kg)。在1961年,因為維持此價格變得很困難,有一些美國及歐洲銀行同意操縱市場去防止貨幣因為黃金需求上升而帶來進一步貶值。
私人與國際市場的分開處理
在1968年3月17日,經濟因素令黃金互助基金(gold pool)的崩潰,取而代之的是兩層的價格機制,黃金仍然用在國際戶口以每金衡制安士$35.00($1.13/g)的舊價格處理,但私人市場的黃金價格卻容許其自由浮動。以上兩層的價格機制在1975年被廢除,在那時黃金價格完全由自由市場控制。中央銀行仍然持有歷史性的黃金儲備作為一種保值,雖然所占的比重越來越少。
黃金儲備
世界最大的黃金儲備位于紐約的聯邦儲備銀行,持有約3%的已開采黃金[31],而責任類似在諾克斯堡的美國金銀儲備(U.S. Bullion Depository)亦有相同持有量。
價格記錄
由1968年開始,黃金在開放市場的價格轉變幅度很大,倫敦黃金現貨定價由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[33]。1980年的高位只有到2008年1月3日的倫敦黃金現貨上午定價才能達到一個$865.35/oz的新高位[34]。現在黃金最高位是在2008年3月17日的倫敦黃金現貨上午定價,為$1023.50。
長期價格趨勢
由2001年4月黃金美元價格已經是原本價格的三倍,引起了此長期的熊市(secular bear market),或稱為商品大蕭條(Great Commodities Depression)已經完結,而牛市已經回歸的推測。在2008年3月,黃金價格上升至超過US$1000,但其實質對名目價值仍然低于1980年1月21日$850/oz的高位很多。以通脹計算的話,1980年的高位等于以2007年美元計的US$2400。在上一個世紀,主要經濟危機如大蕭條、第二次世界大戰、第一次及第二次石油危機令原本已經有經過通脹調整的道指和黃金比值(Dow/Gold ratio)下降很多,大部分情況都會低于4很多。在此艱難的時間,投資者會透過投資貴金屬特別是金和銀等來保障其資產。從2001年起的長期趨勢顯示此情況現在再次出現。其主要原因在于歐洲[及美國貨幣供給的急速上升,即貨幣膨脹(monetary inflation)與美國的高雙赤字(double deficit)。此嚴重的經濟問題令2007年次級房屋信貸風暴、高通貨膨脹和主要貨幣特別是美元對日用品大幅的折舊發生。
象征意義
正反意義
在歷史上金曾與偉大圣潔及極度邪惡兩個極端聯系起來。在《出埃及記》中,金牛犢是偶像崇拜及反叛神的標志。在共產主義的政治宣傳中,黃金懷表及其黃金表鏈是階級敵人、資產階級和工業大亨的特點。另一方面,在創世記中,亞伯拉罕被描述為一個擁有很多金銀財寶的人,而摩西被指示要用黃金覆蓋約柜的施恩座。卓越的雄辯家(orator)如約翰一世便有"金口銀舌"之稱。
金在儀式中的象征
結婚戒指傳統上會以黃金制造,原因是它的耐久性及不受時間過去所影響,令它不但是一個適合抵受每日磨損的物料,而且亦是一個代表關系的象征。在東方正教會,結婚的男女在婚禮時會以一個黃金王冠作裝飾,為婚禮中的一個象征性儀式。金與特別的周年紀念有關,特別是50周年,如結婚紀念日稱為金婚、而登基五十周年(golden jubilee)的英文亦與金有關聯。中世紀的國王會以受膏及黃金王冠作其正式就任的標志,后者象征天堂永久閃耀的光,即作為一個基督徒的國王,其權威是受到神所啟示的。
現代使用黃金的象征手法
人類的偉大成就亦會常以金作獎勵,通常是以勛章及裝飾品的形式。競賽的勝利者或是獎項常以授與金牌的形式作獎勵,例如奧林匹克運動會及諾貝爾獎;而很多獎像則會用金制成需要的形狀,例如奧斯卡金像獎、金球獎、艾美獎、金棕櫚獎及英國電影學院獎。信用卡公司把它們的產品透過用黃金有關的命名和顏色與財富聯系起來,但因為希望互相勝過對方的關系,現在金的地位已經被鉑甚至黑金卡(Centurion Card)取代。金的象征性價值在全球分別很大,甚至在相同地區中亦有不同。例如金在土耳其是十分普遍但在西西里島則是一個十分珍貴的禮物。
毒性
純金在進食時是無毒性及非刺激性的[53],在有些時候金會以金葉的形狀用作食物的裝飾。它亦是金色杜松子酒(Goldschläger)、金箭肉桂蒸餾酒(Gold Strike)及格但斯克金箔酒的添加物。金在歐洲聯盟已經被準許為一個食物添加物,其在國際食品法典標準(Codex Alimentarius)的E編碼為175。
金的可溶性化合物,即金鹽類(gold salts)例如在電鍍中使用的氰化金鉀對于肺臟及肝臟都有毒。現今為止只有很少因為氰化金鉀而致命的個案。金的毒性可以透過使用如英國抗路易毒氣藥劑(British anti-Lewisite)的螯合劑作減輕。
化合物
雖然金是一種貴重金屬,它仍然會形成很多不同類型的化合物,其中金所呈氧化態大多在-1至+5之間,主要為一價金(Au(I)) 及三價金(Au(III))。一價金是最常見的氧化態,多為與較「軟」的配體(如硫醚、硫醇負離子及叔膦)形成的配合物,通常呈直線形結構。其中一個例子便是二氰合金(I)離子(Au(CN)2−),是氰化法提金時溶液中金的主要存在形態。一價金不易與水形成配離子。二元鹵化金如氯化金(I)(AuCl)為鋸齒形的聚合物長鏈接構,金原子以直線形排列。大部分含金藥物中的金也都為正一氧化態。
三價金也是一種常見的氧化態,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,為d8結構,呈平面正方形構型。
其它價態
金也可以呈二價、五價或負一價。二價金化合物通常含Au-Au鍵,呈反磁性,例如[Au(CH2)2P(C6H5)2]2Cl2。氙也可作配體,與金(II)形成[AuXe4](Sb2F11)2。Au(V)是已知金的最高氧化態,特征化合物為五氟化金(AuF5)Au(-I)的例子則包括眾多金化物,如金化銫(為氯化銫型結構)、金化銣、金化鉀及金化四甲基銨((CH3)4N+Au-)。
許多含金化合物的分子晶體有親金相互作用,以R-Au…Au-R表示,也稱金鍵,強度與氫鍵相當,鍵長在300pm左右[51]。該相互作用是分子間作用力的一個新類型,使不少晶體中存在「金鏈」、「金面」、雙分子締合(R-Au…Au-R)或大環分子內金鍵[52],并具有一些特殊性質,目前正在廣泛研究之中。
混合價化合物
金也可以生成很多簇合物,其中的金多為分數氧化態,例如八面體型的{Au(P(C6H5)3)}62+,以及屬于二元金──氧族元素化合物的AuS。它含等量的Au(I)和Au(III)。