石頭中的貴金屬

曹學(xué)燦+馬將

尋寶，是我們從小就愛玩兒的游戲，不論是在曠野或是河邊，只要發(fā)現(xiàn)一塊顏色或形狀漂亮的石頭，我們就會(huì)興奮不已，覺得自己好似找到了寶藏！

的確，各式各樣的礦物是大自然給予人類的珍貴饋贈(zèng)。從這些礦物中產(chǎn)出的寶石、玉、貴金屬、稀有金屬等“寶貝”，不僅可以美化生活、陶冶情操，更具有極高的科技價(jià)值，能服務(wù)于航天、深潛、軍事、工業(yè)、生活等各個(gè)領(lǐng)域。

也許這個(gè)暑假，一些讀者朋友就參加了戶外的探寶夏令營，用自己的雙手淘到了五彩的寶石。其實(shí)，這些礦物不僅顏色炫麗，還蘊(yùn)含著許多的小秘密呢！比如，透明的鉆石為什么能浮動(dòng)著火彩？月光石的表面緣何泛著朦朧的月光？玉溫潤凝膩的質(zhì)感是如何形成的？“真金不怕火煉”的極品金礦石是從哪來的？……在本期特別策劃中，我們都將一一為您解答！

貴金屬主要指金、銀和鉑族金屬（釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑）等8種金屬元素。這些金屬大多有美麗的金屬光澤，同時(shí)對化學(xué)藥品（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿）、生活溶液（水、汗液）的抵抗力很大，一般不易引起化學(xué)反應(yīng)，所以能長時(shí)間保存。因此，它們常被制成首飾、珠寶或紀(jì)念品。今天就讓我們追尋貴金屬的蹤跡，看看它們還有哪些實(shí)用功能！

貴金屬，重要的飾物材料

黃金的歷史，從某種程度上來說就是人類的文明史。幾千年前，當(dāng)人類首次發(fā)現(xiàn)天然金粒，黃金就被認(rèn)為是貴重的材料。黃金因具有美麗的色澤、非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、良好的機(jī)械性能，是極好的保值品。因此，黃金首飾在所有首飾中，歷來地位重要。

除了金外，銀是最常用于首飾制作的金屬。首飾多用銀的原因：一是白銀更加經(jīng)濟(jì)，二是銀具有漂亮的金屬光澤，能使首飾具備較好的光色效果。

另一種常見的用于首飾制作的貴金屬就是鉑金，也稱為白金。它與金、銀相比用于首飾制造的時(shí)間較晚。然而，因其具有艷麗的白色、優(yōu)異的延展性以及耐磨、耐酸性，鉑自19世紀(jì)開始，就已廣泛應(yīng)用于首飾制造中。

貴金屬的礦石“緣”

自然界賜予的單質(zhì)態(tài)的貴金屬是有限的，大量的金、銀等貴金屬是由各種含有貴金屬的礦石制得的。生活中常見的制作各種首飾的貴金屬，多是從貴金屬礦石中經(jīng)過多道復(fù)雜的工序冶煉提純而來。

貴金屬礦石經(jīng)過冶煉步驟后，再進(jìn)行必要的提純就可以用于首飾的加工及其他生活應(yīng)用了。下面我們來看看，都是哪些礦石中含有貴金屬呢？

金屬冶煉是將金屬從化合態(tài)變?yōu)閱钨|(zhì)態(tài)的過程，常用方法如下：

還原法

把金屬氧化物與還原劑共熱，得到單質(zhì)態(tài)的金屬。常用的還原劑有碳、一氧化碳和氫氣等。

置換法

在金屬的鹽溶液中加入活潑金屬，從而將其置換出來，可分為火法冶金和濕法冶金兩類。

火法冶金：又稱為干式冶金，把礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫，熔化為液體，生成所需的化學(xué)反應(yīng)，從而分離出用于精煉的粗金屬的方法。

濕法冶金：這是在酸、堿、鹽類的水溶液中發(fā)生的以置換反應(yīng)為主的從礦石中提取所需金屬組分的制取方法。此法主要應(yīng)用于低本位、難熔化或微粉狀的礦石。

置換法

將金屬鹽礦石熔融并加入電解工藝，從而生成金屬單質(zhì)的過程。電解法應(yīng)用在不能用還原法、置換法冶煉生成單質(zhì)的活潑金屬（如鈉、鈣、鉀、鎂等）和需要提純精煉的金屬（如精煉鋁、鍍銅等）。電解法成本相對較高，易造成環(huán)境污染，但提純效果好、適用于多種金屬。

金礦石

金在地殼中的豐度只有鐵的1/1000萬，銀的1/21，因此極為稀有，這也決定了這種金屬具有很高的價(jià)值。

銀礦石

自然界含銀的礦石有200余種，其中銀為主要元素的銀礦石有60余種，都具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但作為生產(chǎn)白銀的主要原料的，則僅有12種銀礦。

鉑礦石

鉑是地殼中極稀少的元素之一。鉑幾乎都以游離狀態(tài)分散于沖積礦床和砂積礦床中，如含鉑磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等。此外，鉑還與其他鉑系元素形成合金，如自然鉑、鈀鉑礦、鋨銥礦等。

極品金礦石

大塊的、富含金質(zhì)的流星隕落所產(chǎn)生的金礦石。這種流星因滑落時(shí)速度極高，穿越地球大氣層時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦和劇烈氧化燃燒，使其中很多雜質(zhì)在此過程中被消耗掉，又因黃金是穩(wěn)定的單質(zhì)，在高溫下也很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即民間所說的“真金不怕火煉”，所以在落地后，會(huì)呈液體流動(dòng)狀態(tài)。這種金礦石含金量接近100%，世上極為罕見。

高品位金礦石

富含金質(zhì)的大塊流星在穿越大氣層時(shí)，因溫度過高、受熱不均、流星內(nèi)部組成成分不一，熔點(diǎn)和氣化點(diǎn)都不同，所以產(chǎn)生爆炸，爆炸后的細(xì)小顆粒繼續(xù)燃燒，如同冰雹一樣，撒落在地球的某一地區(qū)。因雜質(zhì)氣化帶走了熱量和細(xì)小顆粒易于散熱，因此形成的金礦石多保留了黃金的自然晶體（等軸晶系，立方面心晶格），或者成半流體狀。雖含金量各不相同，也是天然極品。

貴金屬與現(xiàn)代生活

長期以來，大量純度較高的貴金屬用于制造貨幣和裝飾品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些貴金屬的功用已由傳統(tǒng)的貨幣和首飾工藝品，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)于工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，如電子、宇航、原子能、電工材料、儀器儀表、感光材料等領(lǐng)域，它們都有著廣泛的用途。

金

金具備獨(dú)一無二的完美性質(zhì)，如極高的耐腐蝕性、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。金的原子核具有較大的捕獲中子的有效截面，此外，它對紅外線的反射能力接近100%，在金的合金中還具有各種觸媒性質(zhì)等。

良好的工藝性也是金的特殊優(yōu)勢，它極易被加工成超薄金箔、微米金絲和金粉，能鍍到其他金屬、陶器、玻璃的表面；金在一定的壓力下，也容易被熔焊和鍛焊。此外，金還可以制成超導(dǎo)體與有機(jī)金等。

正因?yàn)榻鹩腥绱硕嗟挠幸嫘再|(zhì)，使得它有理由被廣泛用于極重要的現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中去，如電子技術(shù)、宇航技術(shù)、化工技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)等。

銀

銀在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用，最常見的是在影視和照相行業(yè)中。因?yàn)楹y的鹵鹽（溴化銀、氯化銀、碘化銀、硝酸銀）具有對光特別敏感的特性，因此銀可用來制作電影、電視和照相所需的黑白與彩色膠片、底片、曬相和印相紙、印刷制版用的感光膠片等。借由此特性，銀還被用于醫(yī)療與工業(yè)探傷領(lǐng)域的X光膠片和航空測繪、天文宇宙探索與國防科學(xué)研究等領(lǐng)域的各種特殊感光材料中。

此外，銀在機(jī)電和電氣工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是以純金屬、銀合金的形式，用作電接觸材料、電阻材料、釬焊料、測溫材料和厚膜漿料等。如銀銅、銀鎘、銀鎳等合金制作的電觸頭，可以消除一般金屬的消耗變形、接觸電阻及粘接等弊病；銀鎢、銀鉬、銀鐵合金等制作的低壓功率開關(guān)、起重開關(guān)、重負(fù)荷的繼電器與電接點(diǎn)材料，可廣泛用于交通、冶金、自動(dòng)化和航空航天等尖端工業(yè)。

同時(shí)，在厚膜工藝中，銀漿料與陶瓷的附著力強(qiáng)，它是導(dǎo)電好，使用較早的一種銀漿料。銀在石油化工領(lǐng)域，主要以催化劑的形式用于化學(xué)反應(yīng)。

鉑

鉑由于有很高的化學(xué)穩(wěn)定性（除王水外，不溶于人們已知的任何酸和堿）和催化活性，因此，應(yīng)用很廣。

如今，金屬鉑大量用于汽車催化的轉(zhuǎn)換器中，以及作為煉油工業(yè)的催化劑，用于制作電子器件、鉑金坩堝、牙科材料和人造纖維的噴絲頭等。同時(shí)，鉑在氫化、脫氫、異構(gòu)化、環(huán)化、脫水、脫鹵、氧化、裂解等化學(xué)反應(yīng)中，均可作為催化劑。

同時(shí)，鉑因具有良好的耐腐蝕性及化學(xué)穩(wěn)定性，所以多用來制造耐腐蝕的化學(xué)儀器，如各種反應(yīng)器皿、蒸發(fā)皿、坩堝、電極、鉑網(wǎng)等。鉑和鉑銠合金常用作熱電偶，可用于精確測定高于1000攝氏度的高溫。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對貴金屬的認(rèn)知更加全面。相信不久的將來，這些貴金屬將為百姓的生產(chǎn)與生活提供更多更實(shí)用的功能！

（責(zé)任編輯/李銀慧）