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古代发现的金属元素——金和银

在古代的中国和日本,金、银和铜三种金属被称为三品,加上铁和锡则合称五金。马克思说:“黄金实际是人类最先发现的金属。”金在自然界大部分以单质形式存在,其化学性质不活泼,无论在地壳表层哪里,都不与空气或水作用,其固有的黄色光辉,自然格外引人注目。

黄金自古以来就是财富的象征。马克思说:“货币天然不是黄金,黄金天然是货币。”黄金如此稀贵,加上其货币属性,历来是人们梦寐以求的对象。在人类的历史上,再也没有别的金属像黄金那样给人类那样带来灾难和战争。据估计,因历史上的战争而损失的财富以黄金计算,可以绕地球赤道一周铺满金带。

令人沮丧的是,对黄金的占有并不能给人类带来和平,相反,失去财产的悲哀和恐惧却是人类灵魂中挥之不去的阴影。长达千年的炼金术活动充分反映了人们对拥有黄金的饥渴程度,炼金术士狂热地追求“哲人石”,最后当然是徒劳无工,所有关于从其他金属制备黄金的方法都被证明是大忽悠。

黄金素来是高贵、光辉、坚贞和纯洁等美好品质的象征,有“真金不怕红炉火”“一寸光阴一寸金”“是金子总是要发光的”等赞美黄金的词句。黄金因其具有灿烂夺目的光辉和摸上去的沉重凝实的手感,很容易和岩石、沙土区分开来,所以当它一旦出露于山崖沙岸时,易被人们识别和采集。

云南有金沙江,古称丽水,这条江源自青藏高原,绕过丽江府,流至北胜州,迂回500余里,淘沙金的地方有好几段。成吨的河沙在溜槽上被水冲刷,金沙比重大,顺着溜槽底面的缝隙流进金槽,再用淘金簸箕筛选,多次分离,才能得到一小撮金沙。金沙中出产的金大者名叫狗头金,小者名叫麸麦金或糠金。唐代刘禹锡有诗句“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”道出了先人沙里淘金的艰辛。

早年的黄金冶炼术有“汞齐法”,利用金容易溶于汞中形成液态的金汞齐。用汞处理金沙,金即溶于汞中形成金汞齐,将其加热蒸馏后就可得到黄金。金在冶炼时,最初为浅黄色,再炼转为赤色。有道是“金无足赤,人无完人”。

黄金曾被用作寻找地球外的智慧生物。1977年,美国发射了“航行者”宇宙飞船,携带一张铜质喷镀金的唱片。它录有“地球的声音”,包括汉语“你好”在内的60多种语言的问候语和中国古典《流水》等27首世界经典名曲,唱片制造得十分精致,经过10亿年也不会失效。

“航行者”于1973年12月3日飞过木星,发回所拍摄的照片;1989年掠过太阳系中最远的行星冥王星,后以每秒 17公里的速度飞向更为广阔而遥远的宇宙。史上最长寿命的金质唱片期盼能引起地外智慧生命的回应。

有趣的是,在茫茫无垠的太空中,除陨石含金以外,还存在“黄金星”呢!这是科学家利用特殊的卫星装置探测到的,它可以观察星球的短波紫外辐射,许多重金属的光谱线是落在短波紫外辐射波段内的。

“黄金星”位于巨蟹星座中的巨蟹K星,巨蟹座位于狮子座的狮头附近,夏夜可见。星的内部由锰构成,表面是黄金,含金量估计达1000亿吨以上。距地球175光年,如用光速太空飞船前往,往返需时350年(不考虑相对论效应)。这颗“黄金星”的体积比我们的太阳大3倍,这些黄金如果带一点回地球,将会引起多恐怖的恶性通货膨胀,那时黄金的泛滥估计造成黄金比纸币更不具备货币功能。

黄金不溶于酸,却能溶于体积比为3﹕1的浓盐酸和浓硝酸混合而成的王水。历史上有一段著名物理学家玻尔用王水保存诺贝尔奖章的故事。1922年,尼尔斯玻尔因提出原子结构的玻尔模型荣获诺贝尔物理学奖。1940年,纳粹德国占领丹麦,玻尔作为丹麦物理学泰斗受到德军严密监视。不久,纳粹德国想逮捕玻尔押回德国。

玻尔获知此消息后,在丹麦反法西斯组织的帮助下,冒险逃出丹麦。出逃匆忙之际,玻尔只带了一些简单的行装和必要的书籍,附带一个装着诺贝尔奖章的精美小盒。这枚金质奖章是玻尔的珍贵物品,随身带走怕弄丢了,藏在什么地方安全呢?

玻尔想起黄金溶于王水的性质,急忙配制了一瓶王水,奖章溶于其中,把溶液置于实验室一个安全的地方,随后披星戴月踏上逃亡之路。二战胜利后,玻尔回到祖国丹麦,到实验室找到那瓶王水,放进铜屑后,一会儿铜屑慢慢溶解,黄金重新沉淀出来。玻尔滤出黄金,重新铸成跟原来一模一样的奖章。

黄金就先告一段落吧,现在来说一说银。银在自然界也有以单质形式存在,但多数以化合物形式存在。即使其数量远远多于金,但其发现的年代却晚于金。银的元素符号Ag来源于拉丁文argentum,它的意思是明亮,我国古代用银河表示晴朗夜晚天空呈现的由大量恒星构成的银白色的光带。

宋代秦观有首偶很喜欢的词《鹊桥仙》描写隔着银河相对的牛郎织女星:纤云弄巧,飞星传恨,银汉迢迢暗渡。金风玉露一相逢,便胜却人间无数。柔情似水,佳期如梦,忍顾鹊桥归路!两情若是久长时,又岂在朝朝暮暮。

前苏联化学家涅克拉索夫在《普通化学教程》中谈到:曾经获得的最大天然金块质量为112千克,天然银块则大得多,重达13.5吨。现在,大家都知道黄金的价格远远高于银。而在历史上,由于单质银在自然界的数量少,中世纪的欧洲,银的价格曾长期高于金。

传统的银矿在希腊、西班牙和德国,自美洲大陆发现后,秘鲁和墨西哥也发现了银矿,从新大陆源源不断流入的银,导致了银价格的持续下跌,这使得银的货币属性遭到削弱。在英国,原来货币是双本位制,就是银和金共同作为货币的本位制,到1816年中止了这一制度。卢布是俄罗斯的法定纸币,卢布最初的意思竟然是在十三世纪俄国基辅出现的大约重200克的银条。

在我国,《禹贡》一书就记载了金银铜三品,表明我国最晚在距今4000多年就使用了银。以银作为我国的货币,《史记》推测在公元前2000年左右。唐宋年间,出现了经营银砖和银制食具的店铺,相对于金行这些店铺被称为银行,今天银行一词的含义已经大为改变,指金融行业中的一种机构。

在古代,银除了用作制造饰物以及作货币使用外,还用在消毒杀菌当面(虽然那时还没有细菌概念)。我国内蒙古一带的牧民,常用银碗盛马奶,可以长期保存而不变酸。据研究,这是由于有极少量的银以银离子的形式溶于水,银离子能杀菌而使牛奶不变酸。

古埃及人在两千多年前,也已知道把银片覆盖在伤口上防治感染。现在,医学上用1-2%的硝酸银溶液制成的眼药水来预防新生儿淋菌性眼炎;0.5-1%的硝酸银溶液用于急性期结膜炎、沙眼;0.5%的硝酸银是医治烧伤和创伤的标准溶液,10%-20%硝酸银涂抹可治疗子宫糜烂。在绷带上涂一层银的银“纱布”,可用作敷料包扎伤口,用来医治某些皮肤创伤或难治的溃疡。

20世纪70年代,药物学家发现,银与磺胺嘧啶化合,产生磺胺嘧啶银,其活性比单独的磺胺活性至少强50倍。它对各种细菌、真菌都有高效的杀灭作用,有助于伤口修复,不用植皮,故磺胺嘧啶银已成为治疗外伤(如烧伤)的重要药物,目前已被列入国家基本保险药物目录。

约在13世纪,我国和欧洲都发展起“吹灰法”来冶炼金和银,又称为烤体冶金法。这种方法是将冶炼的样品放置在用动物骨灰制成的钵体中强热,伴随的铅及其杂质形成氧化物,而金和银在空气中加热几乎不被氧化,部分被鼓风吹去,部分渗入灰中,留下未被氧化的金和银。这样还可计算出试样中的含金量、含银量与纯度等。

室温下,银的导电率是在所有金属中数最大的,其在高端电子工业领域有广泛应用。银易于在氰化物中产生电解沉淀,因而常用于电镀银工艺,在一些容易锈蚀的金属表面镀银可延长使用寿命,但是氰化物有剧毒,对环境危害很大,经济效益会好,但生态效益较差。

我们熟悉的“银镜反应”是大化学家李比希发现的,硝酸银的氨溶液与含醛基的有机物混合水浴加热,银被还原镀在玻璃罐内壁,现在的热水瓶胆仍然用该反应来制造。银的卤化物氯化银或溴化银,对光的反应敏感,在摄影工业方面有特殊重要的意义,虽然现在数码相机已经相当普及,但卤化银在电影、天文拍摄等方面依然占据主流地位。据估计,全世界每年用于电影与摄影事业的银,已达150 吨。

(责任编辑:化学自习室)
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