金的基本物理性质和工业用途

11， 金的基本物理性质和工业用途

在门捷列夫周期表中；金的原子序数为79。这就是说,金的原子核周围有79个带负电荷的旋转电子。金前面的近邻是：锇、铝；铂；而后面的则是：汞、铊、铅。金与钌、铑、钯、锇、铱、铂这些金属都具有很好的化学稳定性，故统称为贵金属。 谈到金，最好先谈谈它的性质，然后再谈谈人类如何利用这些性质。

有意思的是，人们在鉴定黄金时，最常用的词是“很”，而不是“最”字。这是因为黄金的纯度要达到“最”的程度是不可能的。 金很重，但铂更重。金的密度为19．32克／厘米’，也就是说，直径仅为46毫米的金球，其重量就有1公斤。这里指的是化学上纯金的密度，而在自然界中这样的纯金在某种程度上是不存在的。

金的“天然”密度与杂质含量有关，可从15一16克／厘米到18—19克／厘米。。把容积为1升的玻璃瓶装满金矿砂，其重量约为16公斤；黄金的重量对其开采十分有利，用最简单的方法，如采用溜槽淘洗，就能获得很高的回收率。 最重的几种金属，按其密度(克／厘米。)排列如下：铂21.6，金19.3，汞13.6，铅11.4，银10.5。

黄金是一种很柔软的金属，但不是最柔软的金属，因为铅和锡更柔软。在纯金上用指甲可划出痕迹。这种柔软性使黄金非常易于加工。然而这一点对装饰品的所有者来说，又很不理想，因为这样很容易使装饰品蹭伤，使其失去光泽以至影响美观。所以在用黄金制做首饰时，一般都要添加铜和银，以提高其硬度。 黄金很容易磨损，变成极细的粉末，因此黄金常以分散状态广泛分布在自然界中。在处理和加工黄金的场地周围，常散落一层极细的金粉。

一些有心计的人借此发了大财。 黄金易锻造和易延展，这当然都与它的柔软性有关；对金的可锻性和延展性通常是分别进行考察的。黄金在这两种性能方面的可加工程度，甚至使十分内行的人都感到吃惊。黄金可碾成厚度仅为1微米(0.001毫米的透明和透绿色的金箔)。0.5克的黄金可拉成160米长的金丝，一千克的金箔可以铺展530米。

黄金是热和电的良导体，或者说是非常好的导体，但不是最好的导体。黄金的这种传导性能不如铂、汞、铅、银四种金属。金的熔点为1063摄氏度，熔融金有较高的挥发性，随着温度的升高，其探发性不断增强。 纯金的抗压强度为10kg／m?，其抗拉强度与预处理的方法有关，一般在10—30kg／m?之间。冷拉金丝时，受力最大。 纯金有着极好看的草黄色的金属光泽。可以说黄金在所有金属中，颜色最黄，甚至使炼丹家误认为金与硫同属一类矿物。

在自然界中见不到纯金，而金属杂质(首先是铜和银)赋予金以各种颜色和色调，从淡黄色到鲜黄红色。

黄金的颜色同时也取决于该金属块的厚度及其聚集体状态。例如，很薄的金箔，对着亮处看是发绿色的，熔化的金也是这种颜色。而未熔化的金则呈黄绿色。细粒分散金一般为深红色或暗紫色。有关黄金的颜色，在讲到金的使用时，我们还要谈到。

自然金有时会复盖一层铁的氧化物薄膜。在这种情况下，黄金的颜色可能呈褐色、深褐色、甚至是黑色。开采这样的黄金，有时很难与周围的脉石相区别，所以需要非常仔细的分辨，以避免金的丢失。据说，这种金都有一个包裹层，这种包裹层不只是铁的氧化物，有时候，可能是一些附着在金粒表面的细粒脉石。 应该指出，这种包裹层不仅影响对金的识别，而且还使其在选矿(混汞或氰化)处理时更加固难，因此选矿工人都不爱和这类金打交道。

世界金的消费结构

金主要用于首饰、美术工艺、货币、航空航天、现代通讯、化学工业、电子工业和医疗等方面。2000年，全世界金的用途见 （2000年世界金用途统计表，http://www.hh.gov.cn/hhxclfzgh/content/6-4.htm）。


黄金的消费中，制作贵重工艺品和首饰，成为私人的收藏品，是黄金的最大消费，占总消费中的77%。其次是储备，约占黄金总消费量的9%。黄金用于高科技和现代工业的量为总用量的10%左右。现代工业用金最大的国家是美国，其次是日本。2000年，美国工业用金的量为132吨，日本为106吨，约占其年度总消耗的34%和29%。

金的工业用途主要为：

① 金具有极高的抗腐蚀、较大的捕获中子有效截面、100%的反射红外线等特殊性能, 使它在现代技术部门更加广泛地应用。

② 电子工业中，90%的金用于镀层。金广泛用于焊接集成电路、接插件、制造细导线、晶体管元件等。金的合金作高精密电阻材料，如Au-Mn合金作标准电阻，Au-Pd-Fe合金是高电阻系数及低温度系数的电阻，作为大功率电阻。AuNiCu钎焊料作为电子元件的一级焊料。在制作集成电路时，由丝网漏印于陶瓷基体上，烧制而得集成电路，用的是金银化合物的浆料。

③ 在仪表工业中用作测温材料。PtPh10-AuPd40热电偶用于航天，Au-Ag-Pd热电偶于400℃下很稳定，作为标准温度计。

④ 金加入钯中作氢的净化材料；作催化剂，如燃料电池的Au0.5-Pd1-Ag网；在研究方面用于捕获慢中子。

⑤ 在航天工业上，AuNi18有极好的高温性能而大量使用；低蒸汽压的金焊料用于真空密封和熔接宇航飞行器的部件；镀金层防止太阳的辐射，如镀金0.2μ的宇航服。⑥ 在医学上，黄金用于镶牙；用金的盐调制治疗结核病的药剂；用放射性Au193治疗肝癌。

世界金消费结构的发展趋势

首先，世界金消费量的变化是：80年代，黄金的消费主要有三个方面：一是以金币、金条的形式用作国家的黄金储备或用于私人投资；二是供私人收藏和鉴赏的首饰、奖章、纪念章；三是在工业领域中的多种用途。从199l-1995年世界黄金的供给与需求看，黄金年开采量不足2000t，需求总量已近3000t，不足的部分主要靠二次回收、官方销售、抛售和黄金期货市场维持。近10年，世界黄金需求基本呈上升趋势，平均年增长率达7.5%，1989年增加最大，达20.5%。1997年是黄金消费的高峰，达289lt。但在世界黄金需求中，发展中国家对于黄金的需求增长率明显高于发达国家。l988年前，发达国家的黄金需求量明显高于发展中国家，但1988年后，发展中国家的黄金需求大幅度上升，并大于发达国家的需求量。l992年发展中国家黄金需求为1640.9t，是1985年的2.3倍，比同年发达国家黄金需求量1250.2t多390t。目前世界金消费量仍然保持平稳增长。

其次，从世界金消费结构来分析，发展中国家首饰业的黄金需求比例明显高于发达国家，l994年发达国家及发展中国家首饰业对黄金需求分别为893.87吨和l455.6吨，分别占总需求的73.5%和93.9%。同年，发达国家电子工业需金146.77t，占总需求的12.1%，而发展中国家电子工业用金19.07吨，仅占总需求的1.2%。这种变化的主要动力来自于亚洲。中国是1992年黄金消费的最大国家之一。1992年东亚除日本外共进口黄金量962吨，总交易额280亿美元。亚洲最大的黄金市场是泰国，年交易额92.6亿美元，其次是中国台北45.7亿美元，马来西亚41.7亿美元，印尼38.9亿美元，韩国36.8亿美元。可见，1987-1997年间首饰用贵金属材料逐年增加，金饰品需求占黄金总量由1987年占53.9%，逐年增加，到l992年达81%，反映了首饰品业的飞速发展。然而1997年以来金饰品需求黄金量总体回落。有关专家提醒行业人士，首饰业并不是一个无限膨胀的行业。

回顾以前的20年，世界金消费结构的变化是清楚的：① 首饰行业用金有很大一部分是回收翻新的金，约1300吨/年，占首饰用金的40%。首饰行业用金除回收翻新之外，消费新金约为1734吨，占当年新产金(2573吨)的68%。② 各国政府的黄金储备，20世纪50年代占黄金产量的60%，20世纪60年代资本主义国家的黄金储备量基本稳定，目前各国黄金储备量趋于恒定，不再增加。投资者的黄金储备每年约占当年新产金的10%。③ 1972年首饰消费黄金995吨，占西方矿产金的85%，而1986年只占64%。到2000年，首饰消费金量占总消费量的77%。由此可见，作为首饰消费的黄金量仍然是黄金消费的主体，但所占比例在波动。④ 首饰用金方面，发展中国家首饰用金量的比例大，占到世界首饰用金量的80%。工业用金方面，发达国家是主体，美日两国的工业用金量几乎占到世界工业用金量的80%。这种格局将保持下去。⑤ 工业用金量很小，不能指望工业用金来支撑黄金市场。