金:進軍環保材料的催化劑
來源:科普時報
作者:宋 丹
發布時間:2024-07-19
瀏覽次數:1260

圖為(wei) 被捶打至厚度隻有幾百個(ge) 原子的金箔,被稱作“金葉”,可以像膠水一樣附著在其他物體(ti) 表麵作為(wei) 裝飾。 吳爾平 製圖


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。早在史前時期,黃金就被人們(men) 用作裝飾,埃及象形文字已經有對金的描述。我國在新石器時代識別了黃金,在商代中期掌握了製造金器的技能,出土的殷商文物中就有金箔,在《周禮·地宮》中就有關(guan) 於(yu) 金礦的記載。戰國時期,隨著商業(ye) 的發展,黃金成為(wei) 通行貨幣。春秋時期著名齊相管仲所著《管子·地數》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現和使用黃金最早的國家之一。

我國最早的金幣,是戰國時期楚國的“郢爰”。“郢”為(wei) 楚都城名,“爰”是貨幣重量單位,使用時根據需要將金餅切割成零星小塊,然後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曆史文化價(jia) 值,是國家一級文物。後來,黃金成為(wei) 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(men) 喜愛的保值增值產(chan) 品。

金在自然界中通常以單質的形式出現,偶爾會(hui) 混有8%-10%的銀或鉑。天然金會(hui) 以粒狀、葉片或大型金塊的形式存在。大型金塊也就是我們(men) 所說的“狗頭金”,它們(men) 從(cong) 岩石中侵蝕出來,最後形成衝(chong) 積礦床的沙礫,稱為(wei) 衝(chong) 積金。金的密度相當高,一立方米金重量為(wei) 19.32噸,因此用水淘洗即可將金與(yu) 其他岩石分開。

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粒子散射實驗中使用的就是厚度為(wei) 幾微米的金箔。盧瑟福認為(wei) 如此薄的金箔,說明金原子呈單層排列,其實這隻是金的延展性好而已。在中世紀,歐洲出現將金添加在食物或飲料中的現象,以顯示貴族的富裕,食品的珍貴、健康。金的惰性,使它與(yu) 人體(ti) 內(nei) 的其他物質都不會(hui) 發生化學反應,但因其罕見、外觀漂亮,使人們(men) 誤以為(wei) 它對人體(ti) 健康有益,其實沒有任何作用。直到近年來,出現了膠態金,即一種金納米顆粒的液體(ti) 。這種金顆粒帶有抗體(ti) 塗層,進入人體(ti) 後可以吸附蛋白質分子,從(cong) 而偵(zhen) 查到細胞的表麵抗原,但並沒有其他醫療作用,隻有金的同位素金-198,可以用作部分癌症及其他疾病的治療。

金的導電係數非常高,常應用於(yu) 計算機、通信和消費類電子產(chan) 品的電路板。網上有視頻介紹從(cong) 廢棄內(nei) 存條上回收黃金的做法,但回收數量極其有限。金較高的電傳(chuan) 導性,加上抗侵蝕的優(you) 點,被應用於(yu) 曼哈頓計劃中的原子實驗,及某些電子測量儀(yi) 器,如電腦、通訊設備、航天器等關(guan) 鍵接觸點,可避免氧化。

20世紀80年代,兩(liang) 個(ge) 重要的發現讓人們(men) 對金的卓越催化效果產(chan) 生了濃厚的興(xing) 趣:一個(ge) 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(ye) 人員中毒;另一個(ge) 是利用金的氯化物作為(wei) 催化劑,使乙炔氫氯化,從(cong) 而更方便生產(chan) 出聚氯乙烯。兩(liang) 個(ge) 發現都為(wei) 金進軍(jun) 綠色可持續化學發展領域提供了新方向。如今,尋找合適的含金催化劑,已成為(wei) 製造新型環保材料的關(guan) 鍵環節。

(作者係湖北省武漢市第二十中學化學教師、武漢市科學家科普團成員)

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