金是一种化学元素,符号是Au,荷电核数为79,原子量为196.96654,属于IB族。金的拉丁文名称是Aurum来自Aurora一词,是“灿烂的黎明”的意思,它的英文名称是Gold。金在地壳中分布很广,但含量很小。金在自然界中以游离金和碲化物矿形式存在。游离银矿、黄铁矿、黄铜矿中也有少量金存在。海水中金浓度很小,每吨约10微克。
金是一种柔软的、黄色的金属,是所有元素中延展性最强的一个。1克金能抽成长达3km长的金丝,或压成厚约0.0001mm的金箔。这样薄的金箔看上去几乎透明,而略带蓝绿色。金的化学性质不活泼,不受空气和水的作用,也不溶于一般的化学溶剂中。它发出应有的黄色光泽,吸引着人们的注意,因而金是一种贵金属,常用于电镀和饰物制作。金不与空气中的氧作用,也不能与酸作用,而只能溶解于王水中。
在人类的历史中,作为金钱象征的黄金尤为重要。黄金的拥有量一直是衡量一个国家、一个民族、一个社会集团、一个家庭物质财富的标志,佩戴黄金首饰古往今来是生活中的一种时髦。金,俗称黄金,在化学元素家族中“排行”79,密度19.3克/立方厘米,熔点1063℃,沸点2600℃,与银、铜、铁、锡等同是历史上最早发现的元素,但黄金以它美丽的光泽,优异的性能和稀缺的资源被人类视为“尊贵”之物,特别是几千年来用它作为货币和饰品,备受人们的青睐。也正因为如此,人类在黄金舞台上曾上演了无数可悲可叹的闹剧。
从古代开始,人类就从淘金者的艰难与黄金的价值中,梦想着用人工方法制造黄金。在古希腊神话中,传说有一位叫做梅达斯的国王得到了一种神奇的东西,任何其他物品一经与此接触就立即转变成黄金。这就是连小孩子都知道的“点石成金”的故事。当然,这仅是一种美好的愿望,在我国古代,有许多炼丹家们曾从事炼金术的研究,他们企图通过化学方法将那些随处可见的贱金属变成黄金,但最终以徒劳而告终。制金也是欧洲炼金术的主要和唯一目标。欧洲学者根据阿拉伯炼金术的理论,做了大量实验,包括牛顿在内的一些著名科学家都曾进行过化学制取黄金的尝试。
炼金术在总体上和追求的目标上是错误的,但作为近代化学的先驱在化学发展史上起过一定的积极作用。通过炼金,人们积累了化学操作的经验,如溶解、过滤、结晶、灼烧、蒸馏、熔融等。此外还发明了多种实验器具,如水浴、砂浴、坩埚、曲颈瓶等。在炼金中,人们收集了丰富了化学知识,认识了许多天然矿物,了解了一些元素化合物知识。炼金术在欧洲成为近代化学产生和发展的基础。
从炼金术士的黄金梦破灭到20世纪初这一千多年的时间里,人们逐渐确信,黄金不可能人工制造,它只能从自然界里获取。然而,20世纪初,元素放射性的相继发现,以及原子内部结构的揭秘,打破了这一观念。科学家们认为人工制造黄金是完全有可能的。
我们知道各种元素的差别在于它们的原子中质子、中子和电子的数目不同,特别是原子中质子的数目不同。如果用人工的方法能够改变原子核中质子的数目,就可以把一种元素变成另一种元素。这就是说,只要能从序号大于79的某种元素的原子中取掉一些质子,或给序号小于79的元素的原子中增添一些质子,使它们的质子数为79的话,就可以把这些非79号元素转变成了79号元素金,但是给原子增减质子并不像给一个容器装取豆子那样的简单。原子核十分的“坚固”,要破坏它需要十分巨大的能量。据计算,从原子核内取出一个质子所需的能量比把一个分子破裂成原子所需要的能量要高出一百万倍。因而,在化学反应过程中,原子核总是“安然无恙”,利用任何化学手段及普通的物理方法(比如升温)只能导致原子的重新组合或分子破裂成原子,这就是炼金术士制造不出黄金的根本原因。要实现原子间的嬗变,必须在特殊装置中,利用核反应来完成。
现代科学技术已证明,在巨型粒子加速器中,用超高速的质子、中子、氘核、a粒子等“粒子炮弹”去轰击原子,原子可被击破,其后,质子、中子和电子便可以重新组合成新的原子。
果然不出科学家所料,20世纪40年代,人类数千年来的“人造黄金”梦终于变成了现实。美国哈佛大学的班布里奇博士及其助手,利用“慢中子技术”成功地将比金原子序数大1的汞变成了金。20世纪80年代,美国劳伦斯伯克利研究所的研究人员又一次把83号元素铋转变成了金。他们把铋置入高能加速器中,用近乎光速的粒子去轰击铋的原子核,结果4个质子破核而出,剩下了79个质子,铋原子的结构便发生了相应的突变,一跃而成为金原子。用类似的方法,他们把82号元素铅也变成了金。
遗憾的是,黄金目前只能用这样的人工方法制造,且只能在极少数拥有高科技的实验室里进行。可以想象,用此法来获得黄金无疑是“得不偿失”。但人类能人工制造黄金这件事本身比金子值钱得多。我们相信,随着高科技的发展,总有一天人们能够建立一个经济上高度可行的系统,使黄金能由廉价金属方便地制造出来,可是到那时,或许黄金会由“贵族”沦为“庶民”了。
在许多的电影电视和文学作品中,我们往往能听到点石成金的故事和情节,这反映了人类探索自然奥秘的化学精神。或许,有一天,人类真的能研究出一种“点石成金”化学方法,让黄金成为像铝一样的廉价商品。