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物理科学轶闻:黄金的真正成分不是金子

时间:2023-08-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:原来,这“光灿灿的黑石头”并不含有金子,它所含的不过是黄铁矿、白铁矿和一种古铜色的云母。初升太阳金光灿烂,与黄金的颜色一样,因而得名“黄金”。这是由黄金本身的性质所决定的。以上3个方面的“令人喜欢”,主要是以黄金饰品的角度来说的,并不包括黄金和黄金蒸汽在技术上的应用。

物理科学轶闻:黄金的真正成分不是金子

这是一个传说的故事。1576年,英国航海家弗洛西比尔在第一次航海时,从哈利岛带回了一块光灿灿的黑石头。这是航海家常有的事,早期的世界各民族的文化交流,某些奇珍异宝的发现,有许多就产生于航海家们的“带来”、“带去”之中。

弗洛西比尔从哈利岛带回这块石头,当然不是因为它“黑”,很明显,是因为它是“光灿灿”的。这自然使弗洛西比尔将这石头与某“贵金属矿”联系在一起,或者有更意想不到的重大发现。他希望得到鉴定,所以他才将它带了回来。

果然,一位意大利炼金士在看过这块石头之后,说它是品位很高的金矿石。这个结论虽然还只是一个“个体”检验,但是重大发现常常是从“个体”开始的。所以,这个结论无疑地给了弗洛西比尔巨大的鼓舞,第二年(1577年),弗洛西比尔就进行了第二次航行。这回他采集了200吨这种“光灿灿的黑石头”回英国,期待对他的发现作出“群体”检验。

果然,探险专家和其他有关人员,在检验了这些石头之后,宣称它所含的金银价值很高。这个宣称,也正是弗洛西比尔期待的结论。这个宣称,也引起了沙塞爱公司的兴趣。在沙塞爱公司的资助下,弗洛西比尔迅速在第二年(1578年)就带领一支由15条船组成的船队,第三次踏上了海程。这次航行的目的是十分明确的,弗洛西比尔的船队,一共采集了1350吨这种“光灿灿的黑石头”。装载完毕,15条船满载弗洛西比尔的希望,扬帆回英。

然而,弗洛西比尔一回到英国,他满怀的希望立刻变成了泡影!原来,这“光灿灿的黑石头”并不含有金子,它所含的不过是黄铁矿、白铁矿和一种古铜色的云母

于是,这番冒险事业就以失败而告终了,在采金史上留下一页遗憾。造成这次遗憾的原因,无论意大利炼金士也好,还是探险专员也好,他们都只凭“肉眼”观察,而没有进行科学的“化学分析”或“物理性质分析”。

怎样用“物理方法”来区分金与黄铁矿、黄铜矿、金云母等呢?主要方法有:(1)比较外形;(2)比较硬度和延展性;(3)比较密度;(4)比较它们在火中的表现。而这些方法,在中学的物理课堂上,同学们都听过老师的讲解,这里就不再重复。

上面讲的故事是采金史上的一个传闻,关于“金”的故事是很多的,在这里摘录一些有关“金”的知识,以便从一个侧面帮助同学们去理解那些有关“金”的故事。

(1)“黄金”名称从何而来?黄金的化学元素符号“Au”,来自拉丁语Aurum,这个拉丁字的愿意是“曙光”。初升太阳金光灿烂,与黄金的颜色一样,因而得名“黄金”。

(2)黄金为何珍贵?物以稀为贵,黄金诸量只占地球壳岩圈的5×10-7%,而且多数是在海洋中。据估计,海洋中的黄金总藏量在1500万吨到1800万吨之间,平均每吨海水含黄金0.02~0.05毫克,可惜,现在还只有“沙里淘金”,还不能从海水中去提炼黄金。(www.xing528.com)

(3)黄金为何令人喜欢?这是由黄金本身的性质所决定的。

首先,黄金的化学性质非常稳定,它不易被氧化,哪怕历经千年,任其风吹雨打,它总是金光闪闪,永不褪色。只有“王水”(由浓硝酸和浓盐酸按1:3混合的溶液)才能使黄金氧化而溶于其中。在第二次世界大战中的1943年,丹麦著名物理学家玻尔,在撤离哥本哈根实验室时,就曾将他在1922年获得诺贝尔物理学奖金的同时所获得的一枚诺贝尔金质奖章,溶于王水之中,放在实验室的橱柜里,战后再请人将金子从王水中提炼出来,重新铸成诺贝尔金质奖章。

其次,黄金具有极其优良的延展性,它可以辗成薄到8×10-5毫米的金箔,1克黄金能拉成长25000米的金丝。因此,它可以“任人摆布”,帮成任意形状的物体。

第三,黄金的熔点高达1063℃,一般火焰不易达到这个温度,这就是“真金不怕火炼”的来源。因此,黄金制品给人以特殊的“安全感”。

以上3个方面的“令人喜欢”,主要是以黄金饰品的角度来说的,并不包括黄金和黄金蒸汽在技术上的应用。

(4)谁能拿走这块黄金?世界上最大的产金国是南非,南非最大的炼金厂是兰特炼金厂。在兰特炼金厂的经理办公室,放着一块巨大的金块。厂家说,如果参观者不借助任何机械,光任自己的双手能将这块金块搬走,那么这金块就送给他了。然而至今也没人将它搬回自己的家。原因很简单,因为金的密度(19.3×103千克/米3)太大了。

我们假设这块黄金的体积是0.1米3,这样的体积放在宽敞的办公室里并不算多么“巨大”。那么,我们根据公式G=ρvg来计算重力G,可以得到是1.93×104牛顿

1.93×104牛顿重力,用我们平时生活中习惯的话来说是大约两吨重,这么重的东西,谁能用手把它搬走?所以,前去参观者,都只能“望金兴叹”而已。

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