金银科技—金银的物理性质和化学性质

金银科技—金银的物理性质和化学性质

1 金银的物理性质

1.1 金的物理性质

纯金为瑰丽的金黄色，但颜色随杂质的含量而改变，如金中加入银、铂时颜色变浅，加入铜时颜色变深。金破碎成粉末或碾成金箔时，其颜色可呈青紫色、红色、紫色乃至深褐色和黑色。

金具有很高的导热、导电性能。它的传导性能仅次于铂、汞、铅和银。金粉在温度低于其熔点的条件下，必须加压才能使之熔接在一起。

自然金在常温下为等轴晶系，晶体的形状呈立方体或八面体。晶体经熔化后再凝结时，呈不规则的多角形，冷却得越慢，晶体就越大。

金具有很大的可塑性和良好的延展性，易承受机械加工，1g纯金可拉成长3.5km、直径0.00434mm的细丝，或可压成厚度为0.23×10-8mm的金箔，50g的金可制成9m2面积的金箔，这样薄的金箔，在显微镜下观察仍然致密。

金会因渗入杂质而变脆。如铅、砷、铂、镉、铋、碲都会使它变脆。以含铅最为明显，纯金中加入0.01％的铅，就会使金的良好展性完全丧失。金中的铋的质量分数达到0.05％时，甚至可用手搓碎。

金的密度随温度略有变化，常温时金的密度为1.929×104～1.937×104kg/m3，金锭中由于含有一定量的气体，密度略有降低，经压延后金的密度增大。

金是唯一在高温下不与氧起化学反应的物质.在常温下几乎不挥发。在1000℃下将它置于氧中40h，没有察觉到失重现象，而在1040℃下放置100h，则仅损失0.02mg/cm2。纯金在空气中加热到1300℃时，挥发质损仅0.01%，金的挥发损失与炉料中挥发性杂质的含量和周围的气氛有关，如当有硫、砷、锌、锑等杂质存在时，其挥发速度加快。金有很强的吸气性，金在熔融状态时可吸收相当于自身体积37～46倍的氢，或33～48倍的氧及大量的一氧化碳，因此在一氧化碳中蒸发金的损失量为空气中的二倍。

此外金银合金、金铜合金、金铂合金、金钯合金以及和其他金属形成的合金都不是化合物，而是固熔体。许多金属能和金形成合金的原因是这些金属的原子半径与金的原子半径很接近。金的原子半径为0.144nm；铋的原子半径是

0.154nm；银的原子半径是0.144nm：铂的原子半径是0.138nm。金的主要物理性质见表1。

表1 金的物理性质

1.2 银的物理性质

银是一种白色金属，原子序数为47,相对原子量107.868。银具有强烈的金属光泽。

银可以与金、铜以任何比例形成合金。掺入10%以上的红铜时色泽开始发红，红铜越多，颜色愈红。掺入黄铜时，其颜色则白中带黄，黄铜含量愈高，颜色愈黄带黑。掺入白铜，其颜色变灰。掺入金后，颜色变黄。

在所有的金属中，银对白色光线的反射性能最好，相当于橙红色光谱的94％。银富于可塑性并易于抛光，有最好的导电性和导热性。银具有极好的延展性，仅次于金，在所有金属中居第二位。纯银可碾成厚度为0.025mm的银箔，拉成直径为0.001mm的银丝，但当含有少量砷、锑、铋时则变脆。

银熔炼时会氧化并具有一定的挥发性，但当有溅金属存在时，氧化银很快被还原，在正常熔炼温度下银的挥发损失小于1%，但当氧化强烈，熔融银面上无覆盖剂及炉料含有较多的铅、锌、砷、锑等易挥发金属时，银的挥发损失会增大。银在空气中熔融时可吸收相当于其自身体积21倍的氧。这些被吸收的氧在熔融银液冷凝时放出形成“银雨”，造成细粒银珠的喷溅损失，当银中含有少量铜或铝时，可防止产生“银雨”。

白银的化合物对光具有极强的敏感性。银的具体物理性质见表2。

表2 银的物理性质

2 金银的化学性质

2.1 金的化学性质

（1）金的稳定性：

金虽然与银、铜属同类元素，但其化学稳定性很强，与铂族元素十分相近。在空气中，在有水分存在的情况下，金均不发生氧化，甚至在高温条件下，金也不与氢、氧、氮、硫、碳起化学反应。

金的是很强的正电元素，Au3+/Au系统的标准氧化还原电位很高，其值等于1.5V，这是金在大多数酸中难以溶解的原因。因此硝酸、硫酸、盐酸、硒酸、碱溶液等试剂或气体不能与之相互作用。但某些单酸、混酸、卤素气体、盐溶液及有机酸等却有溶金性能。例如硒酸、碲酸和硫酸的混合酸、碱金属的氯化物和溴化物存在下的铬酸、硫代脲素、乙炔、硫代硫酸盐溶液、硫脲溶液等均可与金相互作用。金在各种介质中的行为见表3。

金也能溶解在含Fe3+、Sn2+、Mg2+的盐酸溶液中，此性质已用于金矿样品的分析中。

表3 金在各种介质中的行为

在特定条件下，金在某些酸、碱、熔化的各种盐中腐蚀很快。各种溶剂对金的溶解速度见表4。

表4 在不同溶剂中金的溶解速度

①在室温下的王水（1+9）中溶解速度为75mg·dm2/d；在浓王水中为129600mg·dm2/d。

（2）金可形成多种化合物、络合物

金原子中的电子分配为1S02S22p63S23p63d104S24p6 4d104f145S25p65d106S1。金原子的外电子层有一个S电子，次层含不稳定的10d电子。它能放出一个或多个电子。所以金的氧化价可表现为+1、+2、+3、+5价。

在一定条件下，金可生成多种无机化合物和有机化合物，如金的硫化物、氧化物、氰化物、卤化物、硫氰化物、硫酸盐、硝酸盐、氨化物、氯化物等。金的化合物中，经常遇到金的价态是+1和+3价。

Au+有许多稳定的化合物，如[Au（CN）2]-很稳定。在弱碱性或碱性介质中，金的亚硫酸盐络合物也较为稳定，并已被应用在金的分析化学上。

Au3+是很强的氧化剂。可形成许多稳定的化合物，尤其Au3+的卤素化合物是金的分析化学基础。

金的特殊性能在于易于与含氧配位基、氨和胺、含硫配位基形成络合物。

主要是形成内络合物。金形成络合物的趋势，很大程度上决定于相应离子的形成能（升华能与电离能的总和），并有与各种配位基形成共价键的倾向。

（3）金的化合物易还原成金属金

使金还原能力最强的金属是镁、锌、铁和铝。在氰化法提金工艺中就是利用这一性质使用锌粉来置换金。

金化合物的还原剂很多。高压下的氢和电位序在金之前的金属以及过氧化氢、氯化亚锡、硫酸铁、三氯化钛、氧化铅、二氧化锰、强碱和碱土金属的过氧化物都可以作还原剂。有机物质也能还原金，如甲酸、草酸、对苯二酚、联氨、乙炔等。

（4）金的放射性同位素性质

金已有22个放射性同位素。这些同位素可用中子、质子、重氢核、粒子和γ射线轰击稳定的同位素197Au或铂、铱、汞的靶子取得。只有原子量为197的这种同位素才是稳定的，其原子核有79个质子和118个中子，外层有79个电子。

在低能情况下，俘获由y射线释放的电子是金最重要的核反应。金的放射性同位素的特殊性质决定了其特殊用途，从科技应用角度看，金的放射性同位素198Au198和199Au是最有价值的。

除了上述性质外，金与许多元素很容易形成合金、如与铅、汞、锡、锑、铋、铜、银、铂、钯、铑等。金与银或铜可以以任何比例形成合金。金银合金中银含量接近或大于70%时，硫酸或硝酸可溶解其中的全部银，金呈海绵金产出。用王水溶解金银合金时，生成的氯化银将覆盖于金银合金表面而使其无法进一步溶解。金与汞可以以任何比例形成合金，金汞合金称为金汞齐。

金的另一特性是能生成溶胶，即胶体。金的水溶胶有红色、蓝色或紫色。通常是将丹宁、甲醛或苯肼等还原剂加于金溶液中而制得。[1]

2.2 银的化学性质

银属于不活泼的金属之一，在电动序中，位于末后位置。它在空气中无论常温或加热都不被氧化。银即使在高温下与氮气和碳也不直接反应。但易与硫化氢及含硫物质反应生成黑色的硫化银。在室温下游离卤素与银反应很慢。

银有二种氧化物，Ag2O、Ag2O2。其中Ag2O是一个碱酐，且只组成一类盐。Ag2O2中的银，分别为Ag+及Ag3+。Ag2O是淡棕黑色粉末，加热至300℃，即被