石頭中的貴金屬

曹學燦+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。從這些礦物中產出的寶石、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值，能服務于航天、深潛、軍事、工業(yè)、生活等各個領域。

也許這個暑假，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，這些礦物不僅顏色炫麗，還蘊含著許多的小秘密呢！比如，透明的鉆石為什么能浮動著火彩？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，同時對化學藥品（強酸、強堿）、生活溶液（水、汗液）的抵抗力很大，一般不易引起化學反應，所以能長時間保存。因此，它們常被制成首飾、珠寶或紀念品。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，當人類首次發(fā)現(xiàn)天然金粒，黃金就被認為是貴重的材料。黃金因具有美麗的色澤、非常穩(wěn)定的化學性質、良好的機械性能，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：一是白銀更加經濟，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世紀開始，就已廣泛應用于首飾制造中。

貴金屬的礦石“緣”

自然界賜予的單質態(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過多道復雜的工序冶煉提純而來。

貴金屬礦石經過冶煉步驟后，再進行必要的提純就可以用于首飾的加工及其他生活應用了。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|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，生成所需的化學反應，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，從而生成金屬單質的過程。電解法應用在不能用還原法、置換法冶煉生成單質的活潑金屬（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，都具有重要的經濟價值，但作為生產白銀的主要原料的，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、富含金質的流星隕落所產生的金礦石。這種流星因滑落時速度極高，穿越地球大氣層時產生強烈摩擦和劇烈氧化燃燒，使其中很多雜質在此過程中被消耗掉，又因黃金是穩(wěn)定的單質，在高溫下也很難與其他物質發(fā)生化學反應，即民間所說的“真金不怕火煉”，所以在落地后，會呈液體流動狀態(tài)。這種金礦石含金量接近100%，世上極為罕見。

高品位金礦石

富含金質的大塊流星在穿越大氣層時，因溫度過高、受熱不均、流星內部組成成分不一，熔點和氣化點都不同，所以產生爆炸，爆炸后的細小顆粒繼續(xù)燃燒，如同冰雹一樣，撒落在地球的某一地區(qū)。因雜質氣化帶走了熱量和細小顆粒易于散熱，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。隨著科學技術的發(fā)展，這些貴金屬的功用已由傳統(tǒng)的貨幣和首飾工藝品，逐漸轉變?yōu)榉沼诠I(yè)及科學技術的發(fā)展及應用，如電子、宇航、原子能、電工材料、儀器儀表、感光材料等領域，它們都有著廣泛的用途。

金

金具備獨一無二的完美性質，如極高的耐腐蝕性、良好的導電性和導熱性。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，金還可以制成超導體與有機金等。

正因為金有如此多的有益性質，使得它有理由被廣泛用于極重要的現(xiàn)代高新技術產業(yè)中去，如電子技術、宇航技術、化工技術、醫(yī)療技術等。

銀

銀在現(xiàn)代生活中的應用，最常見的是在影視和照相行業(yè)中。因為含銀的鹵鹽（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)探傷領域的X光膠片和航空測繪、天文宇宙探索與國防科學研究等領域的各種特殊感光材料中。

此外，銀在機電和電氣工業(yè)領域的應用，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、起重開關、重負荷的繼電器與電接點材料，可廣泛用于交通、冶金、自動化和航空航天等尖端工業(yè)。

同時，在厚膜工藝中，銀漿料與陶瓷的附著力強，它是導電好，使用較早的一種銀漿料。銀在石油化工領域，主要以催化劑的形式用于化學反應。

鉑

鉑由于有很高的化學穩(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，應用很廣。

如今，金屬鉑大量用于汽車催化的轉換器中，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，鉑在氫化、脫氫、異構化、環(huán)化、脫水、脫鹵、氧化、裂解等化學反應中，均可作為催化劑。

同時，鉑因具有良好的耐腐蝕性及化學穩(wěn)定性，所以多用來制造耐腐蝕的化學儀器，如各種反應器皿、蒸發(fā)皿、坩堝、電極、鉑網等。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。

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

（責任編輯/李銀慧）