理化性質
金(過渡金屬) 晶體結構:面心立方體結構
原子量:196.96654
殼結構:2,8,18,32,18,1
電子排布:[Xe] 4f14 5d10 6s1
化合價:1,3
熔點:1064.43℃
沸點:2808℃
電負性:2.54
共價半徑:1.34A 黃金金條
離子半徑:0.85 (+3) A
原子半徑:1.79A
原子體積:10.2cc/mol
第一級電離電勢:9.2257 V
第二級電離電勢:20.521 V
氧化狀態:(3),1 293K時的密度:19.32g/cc
比熱容:0.128J/gK
汽化熱:334.4kJ/mol
熔解熱:12.55kJ/mol
電導率:0.452X10^6/cm·Ω
熱傳導系數:3.17W/cmK
彈性系數:78.3 X10E3 MPa
熱膨脹系數:14.2X10^(-6)/K
晶格參數:4.0786A
摩氏硬度:2.5
物理性質
顏色:金黃色之美可與太陽相比。當金被熔化時發出的蒸汽是綠 色的;冶煉過程中它的金粉通常是啡色; 若將它鑄成薄薄的一片,它更可以傳送綠色的光線。
延展性:異常的強。1盎司的金可以拉成50里長,其延展性令它易于鑄造,是制造首飾的佳選。金是眾金屬中拉力最強的。
可鍛性:首屈一指??梢栽斐蓸O薄易于卷起的金片。1盎司重的金可以錘薄至400萬分之1呎厚及100平方呎面積大。古代人將它錘成薄片,來撲成廟宇和皇宮上面做裝飾。據說1盎司的金可以用來鋪滿一所屋子的頂蓋。如果你有機會游覽這些古廟可要留意或會有免費金片跌在你的頭上呢! 黃金的顏色為金黃色,金屬光澤,無解理。硬度2-3,純金19.3,熔點1070℃;具良好的延展性,能壓成薄箔,具極高的傳熱性和導電性,純金是最好的電子導體材料。
黃金作為一種貴金屬,有良好的物理特性,“真金不怕火煉”就是指一般火焰下黃金不容易熔化。密度大,手感沉甸。韌性和延展性好,良導性強。純金具有艷麗的黃色,但摻入其他金屬后顏色變化較大,如金銅合金呈暗紅色,含銀合金呈淺黃色或灰白色。金易被磨成粉狀,這也是金在自然界中呈分散狀的原因,純金首飾也易被磨損而減少分量。
在門捷列夫周期表中金的原子序數為79,即金的原子核含有79個質子,質子帶正電荷。同時,由于符合半滿規則,因此,金具有很好的化學穩定性,在金屬市場上金與釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑等金屬統稱為貴金屬。
黃金是一種很柔軟的金屬,但不及鉛和錫兩種金屬,在純金上用指甲可劃出痕跡,這種柔軟性使黃金非常易于加工,然而這一點對裝飾品的制造者來說,又很不理想,因為這樣很容易使裝飾品蹭傷,使其失去光澤以至影響美觀。所以在用黃金制作首飾時,一般都要添加銅和銀,以提高其硬度。
黃金易鍛造、易延展,可碾成厚度為0.001毫米的透明和透綠色的金箔。0.5克的黃金可拉成160米長的金絲。
黃金很容易磨損,變成極細的粉末,因此黃金常以分散狀態廣泛分布在自然界中。 黃金是熱和電的良導體,但不如鉑、汞、鉛、銀四種金屬。
黃金的熔點為1063。C,熔融金有較高的揮發性,隨著溫度的升高,其揮發性不斷增強。 純金的抗壓強度為10kg/mm2,其抗拉強度與預處理的方法有關,一般在10-30kg/ mm2之間。冷拉金絲時,受力最大。
純金有著極好看的草黃色的金屬光澤,可以說黃金在所有金屬中,顏色最黃。在自然界中見不到純金,而金屬雜質(首先是銅和銀)賦予金以各種顏色和色調,從淡黃色到鮮黃紅色。黃金的顏色同時也取決于該金屬塊的厚度及其聚集體狀態。例如,很薄的金箔,對著亮處看是發綠色的,熔化的金也是這種顏色,而末熔化的金則呈黃綠色,細粒分散金一般為深紅色或暗紫色。 自然金有時會覆蓋一層鐵的氧化物薄膜,在這種情況下,黃金的顏色可能呈褐色、深褐色、甚至是黑色。
金能與許多金屬形成合金,原因是這些金屬的原子半徑與金的原子半徑非常接近;金的原子半徑等于1.46埃;鉍1.46埃;銀1.44埃;鉑1.39埃。因此金可以形成金銀合金、金銅合金、金鉑合金、金鈀合金等,這些合金并不是化合物,而是固熔體。合金中的所有金屬都比其純金屬熔點低,假如把金加熱到接近熔點,金就可以象鐵一樣熔接,纖細的金??扇劢Y成金塊。(l埃=0.0000000l厘米)
金粉在溫度較低的情況下,必須加壓才能熔接在一起。
金與其他金屬在一起熔化,不僅可降低其熔點,而且還能改變金本身的機械性能。含銀和銅可明顯地提高金的硬度;含砷、鉛、鉑、銀、鉍、碲能使金變脆,鉛在這方面的特點就更為突出,僅含鉛1%的合金,如果沖壓一下,就會變成碎塊,純金中含0.01%的鉛,它的良好可鍛性就將完全喪失。
金有吸收x射線的本領。
金被列入化合物的行列中,也象規定貴金屬族一樣,是很勉強的,但它畢竟能與某些元素相互作用。特別是與鹵素(氯、溴、碘)化合物生成AuCl或AuC13等。金同樣能與氰化物、汞和碲化合。事實上,在自然界中只存在金與碲的化合物,金與汞的化合物極少。所有其他化合物都是用人工制得的,用人工方法還可以制得“雷金”—(Au(NH)3(CH)3),“雷金”在沖擊或加熱時容易爆炸。
金雖然很難溶解,但仍能溶解在某些溶液中。在含有氯、硫酸或腐蝕酸的水中也可以溶解少量的金。在王水,以及在氰化物稀溶液中,以離子態大量溶解。
金的結晶屬等軸晶系。晶體的形狀常呈立方體或八面體。晶體經溶化后再凝結時,呈不規則的多角形。冷卻得越慢,晶體就越大。
化學性質
金的化學性質穩定,具有很強的抗腐蝕性, 在空氣中從常溫到高溫一般均不氧化,不溶于單一的鹽酸、硝酸、硫酸等強酸 金中,只溶于鹽酸與硝酸的混合酸(即王水)生成氯金酸H[AuCl4];在常溫下有氧存在時金可溶于含有氰化鉀或氰化鈉的溶液,形成穩定的絡合物M[Au(CN)2] ;金也可溶于含量有硫脲的溶液中;還溶于通有氯氣的酸性溶液中。金不與堿溶液作用,但在熔融狀態時可與過氧化鈉生成NaAuO2 。金的化合價有-1、-2、+1、+2、+3、+5、+7等,氧化物有三氧化二金Au2O3,氯化物有三氯化金AuCl3 。在酸性介質中,氯金酸H[AuCl4]或絡合物M[Au(CN)2]可被金屬鋅(鋅粉或鋅絲)、亞硫酸鈉、水合肼等還原為單質的金粉,堿金屬的硫化物會腐蝕金,生成可溶性的硫化金。土壤中的腐殖酸和某些細菌的代謝物也能溶解微量金。
金的電離勢高,難以失去外層電子成正離子,也不易接受電子成陰離子,其化學性質穩定,與其他元素的親和力微弱,因此,在自然界多呈單質即自然金狀態存在。
金在地殼中的平均含量為約1億分之1.1(0.0011PPm),在海水中的含量約為1000億分之1(0.00001PPm),由于幾億年至幾十億年的地殼運動和地質變化使金元素富集成金礦床,一般工業價值的金礦中金的品位在2-3克/噸,富礦有5-50克/噸,特富礦50-500克/噸,還有塊金,單塊最小的十幾克,最大的幾十公斤,罕見的大塊金幾百公斤,因有的形似狗頭,俗稱狗頭金,印度科學家曾發現過二塊近2.5噸的狗頭金;貧礦在0.1-1克/噸,在目前的選冶技術水平0.5克/噸以上就有工業開采價值。
自然界純金極少,常含銀、銅、鐵、鈀、鉍、鉑、鎳、碲、硒、鋨等伴生元素,自然金中含銀15%以上者稱銀金礦、含銅20%以上者稱銅金礦、含鈀5-11%者稱鈀金礦、含鉍4%以上者稱鉍金礦。
金具有親硫性,常與硫化物如黃鐵礦、毒砂、方鉛礦、輝銻礦等密切共生;易與親硫的銀、銅等元素形成金屬互化物。
金具有親鐵性,隕鐵中含金(1150×10-12)比一般巖石高3個數量級,金經常與親鐵的鉑族元素形成金屬互化物。
金還具有親銅性,它在元素周期表中,占據著親銅和親鐵元素之間的邊緣位置,與銅、銀屬于同一副族,但在還原地質環境下,金的地球化學行為與相鄰元素相似,表現了更強的親鐵性,銅、銀多富集于硫化物相內;而金鉑多集中于金屬相。金在地球中元素豐度為0.8×10-6,地核為2.6×10-6,地幔為0.005×10-6,地殼為0.004×10-6。金在地殼中的豐度只有鐵的1/1千萬,銀的1/21。
地球上99%以上的金進入地核。金的這種分布是地球長期演化過程中形成的。地球發展早期階段形成的地殼其金的豐度較高,因此,大體上能代表早期殘存地殼組成的太古宙綠巖帶,尤其是鎂鐵質和超鎂鐵質火山巖組合,金豐度值高于地殼各類巖石,可能成為金礦床的最早的“礦源層”。
綜上所述,金在地殼中豐度值本來就很低,又具有親硫性、親銅性,親鐵性,高熔點等性質,要形成工業礦床,金要富集上千倍,要形成大礦、富礦,金則要富集幾千、幾萬倍,甚至更高,可見其規模巨大的金礦一般要經歷相當長的地質時期,通過多種來源,多次成礦作用疊加才可能形成。
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