金:進(jìn)軍環(huán)保材料的催化劑
作者:宋 丹
發(fā)布時(shí)間:2024-07-19
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圖為被捶打至厚度只有幾百個(gè)原子的金箔,被稱作“金葉”,可以像膠水一樣附著在其他物體表面作為裝飾。 吳爾平 制圖


元素家族

金,元素周期表第79號元素。

金,是一種廣受歡迎的貴金屬。早在史前時(shí)期,黃金就被人們用作裝飾,埃及象形文字已經(jīng)有對金的描述。我國在新石器時(shí)代識別了黃金,在商代中期掌握了制造金器的技能,出土的殷商文物中就有金箔,在《周禮·地宮》中就有關(guān)于金礦的記載。戰(zhàn)國時(shí)期,隨著商業(yè)的發(fā)展,黃金成為通行貨幣。春秋時(shí)期著名齊相管仲所著《管子·地?cái)?shù)》中說“上有丹砂,下有黃金;上有磁石,下有銅”。這些都說明我國是世界上發(fā)現(xiàn)和使用黃金最早的國家之一。

我國最早的金幣,是戰(zhàn)國時(shí)期楚國的“郢爰”?!佰睘槌汲敲?,“爰”是貨幣重量單位,使用時(shí)根據(jù)需要將金餅切割成零星小塊,然后通過特定等臂天平稱量使用。郢爰在古代貨幣中有非常重要的歷史文化價(jià)值,是國家一級文物。后來,黃金成為貨幣,各種采金、淘金、藏金的故事層出不窮,直到今天仍是人們喜愛的保值增值產(chǎn)品。

金在自然界中通常以單質(zhì)的形式出現(xiàn),偶爾會(huì)混有8%-10%的銀或鉑。天然金會(huì)以粒狀、葉片或大型金塊的形式存在。大型金塊也就是我們所說的“狗頭金”,它們從巖石中侵蝕出來,最后形成沖積礦床的沙礫,稱為沖積金。金的密度相當(dāng)高,一立方米金重量為19.32噸,因此用水淘洗即可將金與其他巖石分開。

金是延展性最高的金屬,一克金可以打成一平方米薄片,有的金葉甚至可以被打薄至半透明狀。1909年,著名的盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中使用的就是厚度為幾微米的金箔。盧瑟福認(rèn)為如此薄的金箔,說明金原子呈單層排列,其實(shí)這只是金的延展性好而已。在中世紀(jì),歐洲出現(xiàn)將金添加在食物或飲料中的現(xiàn)象,以顯示貴族的富裕,食品的珍貴、健康。金的惰性,使它與人體內(nèi)的其他物質(zhì)都不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但因其罕見、外觀漂亮,使人們誤以為它對人體健康有益,其實(shí)沒有任何作用。直到近年來,出現(xiàn)了膠態(tài)金,即一種金納米顆粒的液體。這種金顆粒帶有抗體涂層,進(jìn)入人體后可以吸附蛋白質(zhì)分子,從而偵查到細(xì)胞的表面抗原,但并沒有其他醫(yī)療作用,只有金的同位素金-198,可以用作部分癌癥及其他疾病的治療。

金的導(dǎo)電系數(shù)非常高,常應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的電路板。網(wǎng)上有視頻介紹從廢棄內(nèi)存條上回收黃金的做法,但回收數(shù)量極其有限。金較高的電傳導(dǎo)性,加上抗侵蝕的優(yōu)點(diǎn),被應(yīng)用于曼哈頓計(jì)劃中的原子實(shí)驗(yàn),及某些電子測量儀器,如電腦、通訊設(shè)備、航天器等關(guān)鍵接觸點(diǎn),可避免氧化。

20世紀(jì)80年代,兩個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)讓人們對金的卓越催化效果產(chǎn)生了濃厚的興趣:一個(gè)是含金的氧化物可以在室溫下將一氧化碳氧化成二氧化碳,以防止礦井下作業(yè)人員中毒;另一個(gè)是利用金的氯化物作為催化劑,使乙炔氫氯化,從而更方便生產(chǎn)出聚氯乙烯。兩個(gè)發(fā)現(xiàn)都為金進(jìn)軍綠色可持續(xù)化學(xué)發(fā)展領(lǐng)域提供了新方向。如今,尋找合適的含金催化劑,已成為制造新型環(huán)保材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

(作者系湖北省武漢市第二十中學(xué)化學(xué)教師、武漢市科學(xué)家科普團(tuán)成員)

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