基本介紹
- 中文名:貴族金屬
- 貴族金屬金:金是人類最早發現的金屬之一
- 特點:主要以單質狀態存在
- 形態:閃耀著光輝,引人注目
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貴族金屬——金
金是人類最早發現的金屬之一。它在自然界中主要以單質狀態存在。天然的金沙、金塊,黃燦燦,閃耀著光輝,引人注目,招人喜歡。再加上黃金可貴的化學和熱穩定性。在常溫、加熱時不變色,不變質,燒不化,總是金光閃閃,人們就更加珍愛它了。
諺語中描述的金
“烈火見真金”、“金子般的心”、“一寸光陰一寸金”、“是金子總會發光的”……這些話語裡,金子象徵著高貴、光輝、堅貞和純潔。
金的特性
金的抗氧化、拒腐蝕的本領高強,對氧、硫、鹼或單獨的硫酸、鹽酸、硝酸都不發生化學反應。從古墓葬中發掘出來的金器皿、金首飾和金幣,依然金光閃閃,金作為貨幣中的“硬通貨”儲存在各國國庫的保險柜里。
歷史上金的特殊使用
1977年,美國“航行者”宇宙飛船為了尋找地球外的智慧生物,攜帶著一張噴金的銅唱片。唱片錄有包括漢語“你好”在內的60種語言的問候語和中國古典《流水》等27首世界名曲。這張金唱片將在幾十億年的漫長歲月里,經受太空環境的嚴峻考驗,保持它嘹亮如新的音色,被認為是世界上最長壽的一張唱片。
金的化學特性
體積比3:l的鹽酸、硝酸混合而成的王水能溶解金,熔融的燒鹼能腐蝕金。
物理性
金是延展性最好的金屬。一克綠豆粒大小的純金可以拉成正1.4公里長的金絲,展成0.6平方米金箔。這根金絲只及蜘蛛絲的1/5粗細。這透明的金箔20層疊加也比不上蟬翼厚。
金的優異的延展性很早就被古代的人們利用來製造裝飾品。四千年前古埃及人已經製作鑲金、包金器皿,還用金絲繡花。我國商代墓葬里的金葉、西漢馬王堆墓葬的金縷玉衣,說明黃金的延展性也早為我們的祖先所熟悉。
在金屬中,金的導電性也名列前茅,僅次於銀和銅。加上前述的化學性質十分穩定和易於加工的優點,金被尖端科學技術部門看中,開始走出王宮貴宅,除了製造首飾和金幣外,越來越多地為工業、國防和科學技術服務。
高新技術中金的使用
在高級的電子儀器和電子計算機里,細如蛛絲的金絲充當積體電路的導線,薄如蟬翼的金箔做印刷電路的底板。在自動控制的電器開關上,為了防止電路頻繁通斷時發生電火花對觸點材料的損傷,保證自控體系正常工作,這些開關的電接觸點都鍍有0.05毫米厚的純金,經得住電火花打擊,延長開關使用壽命五、六倍,增加了工作的可靠性。金的表面自潤滑性好,宇航儀表里的滑動和滾動元件上也鍍金。金不干擾磁性,純金箔在電視錄像、錄音機的磁頭的縫隙中充當隔墊材料。
金箔對於紅外線的反射率高達 98. 3%。金塊是深黃色的,可是展成箔以後,透過的光隨箔的厚薄程度不同而呈現綠色、藍綠色、紅色或紫色。金的這一特性在紅外線探測儀和反飛彈技術上都有套用。在高級旅館的窗玻璃上貼敷金箔,冬暖夏涼,節約空調的耗電量。在熔融的玻璃里摻金粉,製造出名貴的金紅玻璃。
不過,純金太軟,容易磨損,金摻進少量銅、鎳,用來鑄造金幣、打制首飾。金和銅、銀的合金做金筆尖,耐墨水的酸性腐蝕,強韌而有彈性。金鎳鐵鋯合金耐磨抗蝕,是航空儀表中電位器的理想繞阻材料。金鎳合金強度高,耐高溫、耐腐蝕,用來焊接航空發動機的葉片。金的合金也是常用的補牙、鑲牙材料。金的化合物藥劑用來治療風濕性關節炎。
金的合金
在合金中表示金的成色常用K,以純金為24K。金筆尖一般標有 14K的字樣,表示含純金58%,也有標明50%的,相當於12K。我國發行的紀念金幣為22K,即91.67%。即使以電解法精製的純金也只有四個九(99. 99%)的純度,這就是欲話說的“金無足赤,人無完人”。
從七十年代以來,金在工業上的套用已經超過製造首飾和貨幣。據統計,1979年各國用於工業的金約1500噸,占當年金的總消耗量的81.5%。從化學的角度看,黃金這才真正顯示了它的高貴和重要。
金的開採
黃金的貴重還因為它的稀少、難開採。金在地殼中的含量只有十億分之五。開採金礦時,往往為了得到5克金;平均要挖掘1000噸岩石。雖然自然界裡有一些大金塊,但是發現者寥寥,載人史冊的世界上最大的天然金塊是1872年在澳大利亞發現的“霍勒坦瑪”金塊,重214.3公斤。
“千淘萬漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金”,這是古人形容沙裡淘金的艱辛。成噸成噸的沙在溜槽上被水沖刷,金沙比重大,順著溜槽底面的縫隙流進金槽,再用淘金簸子篩選,多次分離,才能得到一小撮金沙。
現代早已採用先進的化學提取法採金了,即用稀氰化鈉溶液溶解礦沙中的金,再以鋅還原出溶液中的金來。也有以水銀來溶解的,得到的金汞經過蒸餾除汞,便是金。1980年世界採金1200噸,一半多來自南非,其次是蘇聯。我國山東、黑龍江、雲南、江西等地蘊藏著豐富的金礦。五百年來,全世界採掘的黃金總共不過十萬噸。
可是人們發現海水裡蘊藏有600萬噸金。這筆巨大的財富吸引人們探索海洋鍊金。著名的工業合成氨法發明家、德國化學家哈伯,曾經打算從海水裡提煉黃金來幫助政府償還第一次世界大戰戰爭賠款,沒有成功。至今這項課題仍然是十分困難的,但是富有魁力。
古代鍊金術士曾幻想點石成金,當然不可能實現。1980年美國科學家們用氖和碳原子核高速轟擊鉍金屬靶,竟得到針尖大那么微量的金。這現代的鍊金術有重大的理論意義,只是代價高昂,不可能用來生產黃金。天文學家發現在遙遠的巨蟹K星有一千億噸黃金,但是這是一顆“可望而不可即”的黃金星。
由於黃金那么稀貴,人們想方設法節約黃金。近年來湧現的氮化鈦、氮化鋯表面技術,製造出來的鍍金手錶、鍍金首飾,金光耀眼、經久耐磨,以假亂真。仿金的銅合金製品,冒充金器,惟妙惟肖。
金,這古老的貴族金屬,在現代科學中依然是人們器重的元素。關於金的科學研究,仍然在不斷地深入開展著
貴族金屬——鎂合金
鎂礦的分布
鎂主要分布於白雲石礦、鹽湖、海水等資源中,在地殼表層儲量居第8位,鎂的資源十分豐富,而我國的鎂儲量更居世界第一。由於價格昂貴和技術方面的限制,鎂及鎂合金只少量套用於航空、航天及軍事工業,因而被稱為“貴族金屬”。
鎂及其合金的特性:
立輝鴻鎂合金的特點:在實用金屬中是最輕的金屬,鎂的比重大約是鋁的2/3,是鐵的1/4。它是實用金屬中的最輕的金屬,高強度、高剛性。
套用範圍:鎂合金廣泛用於攜帶式的器械和汽車行業中,達到輕量化的目的。
鎂合金的比重雖然比塑膠重,但是,單位重量的強度和彈性率比塑膠高,所以,在同樣的強度零部件的情況下,鎂合金的零部件能做得比塑膠的薄而且輕。另外,由於鎂合金的比強度也比鋁合金和鐵高,因此,在不減少零部件的強度下,可減輕鋁或鐵的零部件的重量。
傳熱性:雖然立輝鴻鎂合金的導熱係數不及鋁合金,但是,比塑膠高出數十倍,因此,鎂合金用於電器產品上,可有效地將內部的熱散發到外面。
套用範圍:在內部產生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金。電視機的外殼上使用鎂合金可做到無散熱孔。
電磁波禁止性:鎂合金的電磁波禁止性能比在塑膠上電鍍禁止膜的效果好,因此,使用鎂合金可省去電磁波禁止膜的電鍍工序。
機械加工性能:立輝鴻鎂合金比其他金屬的切削阻力小,在機械加工時,可以較快的速度加工。
表:各種金屬的切削阻力(以立輝鴻鎂合金的切削阻力為1)
金屬名 切削阻力
我國其它貴族金屬:
銦:
我國儲量居世界第一。占全球供應量的80%。主要用於平板顯示器、合金、半導體數據傳輸、航天產品的製造。主要伴生在鉛鋅礦中,2005年我國原生 銦產量也只有410噸。銦它是一種伴生的金屬,它只是鋅精礦裡面的含量都是用PPM(百萬之)計算的,非常的少,不能再生。
鎢:
我 國世界儲量第一。占全球供應量的為85%。主要用於硬質合金、特種鋼等產品,並被廣泛用於國防工業、航空航天、信息產業,被稱為“工業的牙齒”。鎢能耐高 溫,所以鎢合金被大量用在機械、武器工業中。比如槍、炮的發射管中都會用到鎢的合金。 軍事方面用做穿甲彈的彈丸,都是用比坦克裝甲硬得多的高密度合金鋼、碳化鎢等材料製成的。鎢合金的機械性能與貧鈾相差無幾,而且貧鈾的缺點反而是它的優 點。
沒有放射性,鎢的化學性能也非常穩定,甚至在1000℃以上的高溫下也不會氧化,而且硬度也不會明顯下降。這點對防破甲彈的高溫金屬射流十分有利。鎢 的硬度極高,主要用於鋼鐵金屬的合金,加入鎢後鋼的硬度會有極大的提高,在金屬加工領域的刀具材料高速鋼就是含鎢的合金。如果一個國家沒有鎢的話,在目前 技術條件下的金屬加工能力就會出現極大的缺失,直接導致機械行業的癱瘓,所以稱之為戰略金屬。此外在照明領域也必須使用鎢做為燈絲。
鉬:
我國儲量居世界第二。占全球供應量的24%。用於煉製各類合金鋼、不鏽鋼、耐熱鋼、超級合金,在軍事工業中套用廣泛,被稱作“戰爭金屬”。
稀土:
我國儲量居世界第一。供應量占全球總量的80%以上。用於製造複合材料,鎂、鋁、鈦等合金材料,被形象地比喻為“工業味素”,這個大家說的最多,都知道,就不用說了
鍺:
儲量居世界第一。產量占全球的50%。主要用於夜視儀、熱成像儀、石油產品催化劑、太陽能電池等生產,並被廣泛用於光纖通訊領域。