钻石都能人工合成了,为啥黄金不能?

作者: 马志飞

来源: 博物

发布日期: 2024-03-18 11:07:51

文章讨论了黄金的物理和化学特性、用途、来源、获取方式以及人工合成黄金的可能性。黄金因其独特的性质在珠宝、投资和工业中广泛应用,但其人工合成仍面临技术和成本的巨大挑战。

这些日子,黄金价格开启连涨模式,屡创新高。上海黄金交易所金价突破500元/克,国内多家珠宝首饰店里的足金首饰最高更是已达655元/克。面对涨势汹汹的金价,一些人在发懵:“心动要不要行动?”“该买还是该卖?”关于投资,咱也不敢多说,咱也不敢瞎建议。今天就从矿物和材料的角度聊聊:黄金为啥有那么大的魅力?海洋中竟有大量黄金?下一个“金矿”就藏在手机里?能否人工合成黄金……

黄金,是人类最早使用和最喜爱的金属之一。无论是贵重的装饰品、生活器具,还是作为流通的货币,几乎从人类发现它的那一刻起,黄金就成了大家竞相争夺的珍宝。它究竟有哪些与众不同之处呢?首先,黄金金光闪闪,还不会变色。其次,黄金具有沉甸甸的手感,它的密度是19.32克/立方厘米,相当于铁的2.443倍。第三,黄金具有极强的延展性和可锻性,是所有金属中最具可塑性的一种,可被抽成细丝或加工成薄片。

第四,黄金具有很高的熔点(1064.43℃)、极强的导电性和导热性(仅次于银和铜),同时也具有极高的化学稳定性,不易与其他物质发生化学反应,抗氧化、抗腐蚀。因此,黄金具有的非凡物理和化学性质,使其具有了广泛的用途。它是一种权利、财富和美丽的象征。人们总是喜欢用它来形容和赞美那些最美好的东西,比如“黄金时刻”、“黄金时代”、“黄金分割点”……

现如今,世界上约50%的黄金被用于珠宝行业,40%用于投资,另外10%用于工业生产领域。工业上的黄金主要应用于电子产品。精密的电子元件和集成电路要求具有很高的稳定性、导电性、耐热性和抗氧化性,而黄金及其合金恰恰可以满足这些要求,在手机、计算机、电视机等诸多电子电器中都有少量的黄金。另外,黄金薄片能强烈地反射红外光线,也就是说它可以有效地阻挡红外热辐射。

根据这个性质,人们制造了特殊的玻璃,在玻璃表面涂上黄金薄层,能够在夏天里将太阳辐射反射回去,使室内保持凉爽,而在冬天又使屋内的热量反射回来,保持室内的温暖。

地球上的黄金究竟是从哪里来的?简单地说,黄金来自于地球形成和演化过程中的地质作用。最初的黄金来自于宇宙中的恒星核融合,然后通过地球的形成和演化过程,逐渐聚集到地球内部,并经过地质作用被带到地表形成金矿。

黄金很少与其他物质形成化合物,在地球上主要是以天然形式存在的,称为自然金。自然金的颜色和粉末的颜色均为闪亮的金黄色,但这种矿物中时常会含有少量的银和微量的铜,随着银含量的不断增加,颜色会逐渐变为淡黄色,若银的含量超过15%,就变成了“银金矿”。

现如今,中国、澳大利亚、美国、俄罗斯、秘鲁和南非等是主要的黄金生产国。

根据2024年1月31日世界黄金协会发布的《全球黄金需求趋势报告》显示,2023年金矿产量为3644吨,但黄金需求为4448吨。这也就意味着,尽管产量在不断增长,但仍然是供不应求。为了获取更多的黄金,人们想尽了各种办法。海洋学家研究发现,其实在广阔的海洋中储存着大量的黄金,每立方千米海水中就含有5吨黄金。但是,如何提取它们是一个令人头疼的问题。

目前,人们获取黄金的主要方法除了开采金矿之外,还有一种比较靠谱的办法是回收提纯,即所谓的再生金。它是通过回收提纯已有黄金制品得到的,在全球黄金供给中已经占据了相当大的比例。据估算,平均每个手机中就含有大约50毫克的黄金,而全球每年生产的手机超过10亿部,而平均每部手机的寿命仅为两年左右,如果能够回收利用这些手机,其中的黄金可真是一笔不小的财富。

在日本,人们更是形象地称这种废旧电子产品回收和提炼为“城市矿山运动”,从每吨废旧手机里能够回收约280克黄金,此外还有相当可观的银、铜等其他金属。因此,有人满怀信心地说:“下一个金矿就隐藏在手机里”。

虽然科学家们已经在实验室环境中成功合成了许多元素,但人工合成黄金仍然是一个巨大的挑战。根据现有知识,通过核聚变过程理论上可以产生黄金。

在实验室环境中,科学家们可以使用粒子加速器等设备,通过原子核对撞的方法生成金子。但这个过程涉及到原子核的变化,需要极高的能量和复杂的设备,模拟宇宙中极端的高温高压环境。但目前人类掌握的核技术还无法用来合成金这样的重元素。即便实验成功,但它成本高昂,且产生的黄金量微乎其微,也远远无法满足商业需求。因此,由于技术限制和成本限制,目前“人造黄金”的梦想在现实中还并不可行。

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