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知道黄金生产量最多的是哪个国家吗?黄金与化学的历史如何?

周刊红宝石在线2/21刊发左巻健男的文章,介绍生产黄金最多的国家以及黄金生产的过程和化学文化。作者是原法政大学生命科学学院环境应用化学系教授。

火的发现带来能源革命;啤酒、葡萄酒和烈酒改变了历史;对金银的渴望使经济全球化;石油漂浮着文明;毒品带着魔力;化学武器和核武器隐含着巨大恐惧。这些都揭示着一个道理,化学极大地感动了人类进步。新书《世界历史是化学做的》是一本精彩的科普娱乐,在传达化学学科的知识追求的同时,通过作者亲切的文字、插图和图表,让读者感受到化学作为一门实用科学塑造人类梦想和欲望的乐趣。

井脑研究者,东京大学教授池谷裕二说,我从来没有读过这么有趣的化学书。规模巨大,却又十分熟悉。它非常现实,但又带着神秘。我对人文与科学相结合的多面'化学'很感兴趣。这里从化学视野说说黄金。

黄金已经成为欲望的来源

黄金从字面上看,具有美丽的金色光泽。它的化学性质非常稳定,不容易被腐蚀,所以它不会永远失去金色的光泽。它是人类使用的最古老的金属之一,在全世界范围内都被当作货币和装饰品,十分珍贵。

例如,《旧约》中多次提到黄金,在美索不达米亚幼发拉底河下游右岸的苏美尔人建立的城邦乌尔,大约在公元前300年就已经开始制作卓越的金盔。

众所周知,埃及的废墟中也出土了许多华丽的金制品。在公元前1300年在位的图坦卡蒙王墓中,出土了400多件金器,包括他的面具、椅子、寝具和饰品。

公元前300年至120年期间,特洛伊、克里特和迈锡尼等爱琴文明的兴盛,也留下了许多金器。公元前6世纪至4世纪统治俄罗斯南部草原的马术游牧民族斯基泰人的文化,其特点是武器和马具上的动物图案和黄金的大量使用。

黄金也是人类异常欲望的源泉,也是中世纪炼金术时尚的来源。这更加强了人们在世界未知地区寻找黄金之地的冲动,最终导致了发现时代和世界经济活动的全球化。伴随着探索时代出现的欧洲列强,都把金银作为国家的财富积累起来。19世纪的大英帝国和20世纪以后的美国,也是积累了世界上大部分黄金的'黄金帝国'。

到目前为止,已经开采了多少黄金?

黄金是一种柔软的金属,它的延伸性是相当惊人。一克黄金可以生产两张以上的金箔榻榻米,三百米的金丝。

黄金太软,不能作为纯金使用,所以常与铜、银、铂等金属进行合金化。合金的等级用克拉(K)表示。例如,一枚金币是21.6K(90%的黄金),首饰是18K(75%的黄金),金钢笔是14K(58.3%的黄金)。其中最低的是10K,含金量为24/10,即41.7%的黄金。

黄金除了耐腐蚀外,还是热和电的优良导体,所以除了用作货币和首饰外,还通过镀金的方式用于电子元件和集成电路的端子和连接器。

此外,由于金箔具有反射红外线的能力,有时还被应用于卫星的外表面,作为热绝缘体。美国哥伦比亚号航天飞机使用了约40公斤黄金,日本宇宙航空研究开发机构研制的H-I火箭主发动机使用了约5公斤黄金。

截至2019年底,已开采和提炼的黄金总量约为20万吨。知道这相当于几个供游泳比赛使用的50米游泳池的容积吗?由于黄金密度大,到目前为止,黄金的开采量只相当于4个50米的水池。

2019年,世界矿山黄金总产量为330吨。这比2018年的3,260吨产量增加了40吨。按国别来看,中国以420吨的份额排名第一,澳大利亚以330吨排名第二,俄罗斯以310吨排名第三,美国以200吨排名第四,加拿大以180吨排名第五。随后是印度尼西亚、加纳、秘鲁和墨西哥。

南非曾经是世界排名第一的国家,但是,在2007年,南非将世界第一的位置让给了中国,中国位居第二,2019年南非跌至第12位。

如何提取黄金?

从古至今,当沉积物中含有丰富的金砂或天然金时,就要有'特殊方法'来提取黄金。首先,筛分是在最原始的'平底锅'(像盆一样的平底盘)中进行。锅内装满土、沙、水,摇动后,密密麻麻的金沙就分离出来了。

长期以来,在金矿(银矿也是如此)中挖掘含金岩石都是靠人工,只用钢钎和锤子。19世纪中叶,出现了以蒸汽为动力的钻井机和凿岩机,随后出现了压缩空气机,再后来是液压机。现在,下一个革命性的事件是发明了用炸药来炸毁岩石。

这样得到的矿石在古代被磨石和铁凿粉碎。十五世纪,开始使用水力,也就是水车的动力,在玻利维亚的波托西银矿中首次应用,在十六世纪得到了蓬勃发展。这种机器的改良版至今仍在使用。

汞齐法,即把黄金溶于水银中,自古以来,人们就用这种方法来分离黄金。金在室温下溶于液态汞中,与汞形成汞齐,即合金。如果将这种汞合金加热蒸发掉汞,金就会留下来。这种方法自古就有。

但是,由于汞也是一种贵金属,所以要寻求一种替代汞合金法的方法。这也就是十九世纪引进的氰化物法。

氰化法利用氰化钾溶液溶解金。将磨细的矿石放入氰化钾溶液槽中,并进行搅拌,使其充分暴露在空气中,使金以离子形式溶解在溶液中。当锌加入到这种溶液中时,具有较大电离倾向的锌成为离子,就可以提取金。氰化法使得即使从含金量低的低品位矿石中提取金也成为可能。

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